Αν και οι ορυκτές ενέργειες εξακολουθούν να κυριαρχούν στον πλανήτη μας σήμερα, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας εισχωρούν στις αγορές όλων των χωρών του κόσμου. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι αυτές που δεν μολύνουν το περιβάλλον, που δεν εξαντλούνται και μπορούν να εκμεταλλευτούν την ενέργεια στοιχείων της γης και του περιβάλλοντος, όπως ο ήλιος, ο άνεμος και το νερό, μεταξύ άλλων, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας . Δεδομένου ότι τα ορυκτά καύσιμα πρόκειται να εξαντληθούν, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι το μέλλον.
Σήμερα πρόκειται να μιλήσουμε σε βάθος φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια. Αυτή η ενέργεια είναι, ίσως, η πιο χρησιμοποιούμενη στον κόσμο στον τομέα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Θα θέλατε να μάθετε πώς λειτουργεί και τις διαφορετικές χρήσεις που έχει;
Ορισμός
Πριν αρχίσουμε να περιγράφουμε τις χρήσεις και τις ιδιότητές του, είναι απαραίτητο να διευκρινίσουμε τι είναι η φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια. Φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια είναι αυτή που είναι ικανό να αξιοποιεί την ενέργεια από την ηλιακή ακτινοβολία και να τη μετατρέπει σε ηλεκτρική. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση υλικών ημιαγωγών που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα όταν εκτίθενται στο φως.
Αυτή η πηγή ενέργειας είναι εντελώς καθαρή, καθώς δεν παράγει αέρια θερμοκηπίου ή τοξικές εκπομπές κατά τη διαδικασία της. Επιπλέον, είναι α ανανεώσιμη ενέργεια, που σημαίνει ότι η κύρια πηγή του, ο ήλιος, δεν θα εξαντληθεί για δισεκατομμύρια χρόνια. Για την αξιοποίηση αυτής της ενέργειας, συσκευές γνωστές ως ηλιακούς συλλέκτες. Αυτά τα πάνελ συλλαμβάνουν φωτόνια φωτός από την ηλιακή ακτινοβολία και τα μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως φωτοβολταϊκό φαινόμενο.
Πώς παράγεται η φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια;
Η διαδικασία παραγωγής φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας ξεκινά από τη σύλληψη φωτονίων του ηλιακού φωτός χρησιμοποιώντας ηλιακούς συλλέκτες. Αυτά συλλαμβάνουν την ηλιακή ακτινοβολία και μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρικό ρεύμα. Κάθε ηλιακό πάνελ αποτελείται από Φωτοβολταϊκά κύτταρα, τα οποία είναι υλικά ημιαγωγών (γενικά πυρίτιο) ικανά να απορροφούν την ενέργεια των φωτονίων και να απελευθερώνουν ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια, όταν κινούνται, παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η τάση εξόδου ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου είναι αρκετά χαμηλή (περίπου 0,6 V). Για να αυξηθεί η ισχύς του συστήματος, αυτές οι κυψέλες συνδέονται σε σειρά σχηματίζοντας α φωτοβολταϊκό στοιχείο, το οποίο είναι ενθυλακωμένο σε μια δομή ανθεκτική στην υγρασία και τις κακές καιρικές συνθήκες.
Αυτή η διαδικασία παράγει ένα συνεχές ρεύμα που, μέσω των μετατροπέων ισχύος, μπορεί να μετατραπεί σε εναλλασσόμενο ρεύμα, επιτρέποντας τη χρήση του σε σπίτια και επιχειρήσεις.
Στοιχεία και απόδοση
Τα ηλιακά πάνελ είναι οι συσκευές όπου συλλαμβάνονται τα φωτοβολταϊκά κύτταρα. Αυτά τα πάνελ έχουν διάφορες χρήσεις, τόσο προσωπικές όσο και επαγγελματικές. Στην πραγματικότητα, το κόστος των πάνελ έχει μειωθεί τα τελευταία χρόνια, και μπορούμε να βρούμε τυπικές εγκαταστάσεις που υπάρχουν 7.000 ευρώ.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτών των συστημάτων είναι Εύκολη εγκατάσταση και χαμηλή συντήρηση. Επιπλέον, η ωφέλιμη ζωή του είναι αρκετά μεγάλη, περίπου 25-30 χρόνια, που επιτρέπει την εύκολη απόσβεση της επένδυσης.
Ωστόσο, η θέση των πάνελ παίζει καθοριστικό ρόλο στην απόδοσή τους. Για να μεγιστοποιηθεί η δέσμευση ενέργειας, τα πάνελ πρέπει να είναι προσανατολισμένα προς το μέρος όπου λαμβάνουν τις περισσότερες ώρες ηλιακού φωτός την ημέρα. Η δεσμευμένη ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί σε μπαταρίες για χρήση τη νύχτα ή τις συννεφιασμένες μέρες.
Η απόδοση μιας ηλιακής φωτοβολταϊκής εγκατάστασης θα ποικίλλει ανάλογα με τη γεωγραφία και τη διάταξη των πάνελ. Σε περιοχές με περισσότερες ώρες ηλιοφάνειας, τα ηλιακά συστήματα επιτρέπουν την ανάκτηση της επένδυσης περίπου οχτώ χρόνια, το οποίο αφήνει σημαντικό περιθώριο χρόνου για την πραγματοποίηση κερδών.
Χρήσεις φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας
Φωτοβολταϊκά συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο
Μία από τις κύριες χρήσεις της φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας είναι μέσω συστημάτων που συνδέονται με το ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτά τα συστήματα επιτρέπουν τη χρήση της ηλιακής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτείται στο δίκτυο. Για να το πετύχουν αυτό χρησιμοποιούν μετατροπείς ισχύος που μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα που παράγεται από τα πάνελ σε εναλλασσόμενο ρεύμα, συμβατό με το ηλεκτρικό δίκτυο.
Αν και το κόστος ανά kWh ηλιακής ενέργειας εξακολουθεί να είναι κάπως υψηλότερο σε σύγκριση με άλλες πηγές ενέργειας, η διαφορά αυτή έχει μειωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια χάρη στη φθηνότερη τεχνολογία και την αυξημένη απόδοση των πάνελ. Σε πολλές περιοχές με άφθονη ηλιοφάνεια, τα φωτοβολταϊκά είναι ήδη ανταγωνιστικά με άλλες πηγές. Οι δημόσιες επιδοτήσεις και οι ενισχύσεις είναι το κλειδί για να καταστεί αυτή η επιλογή μία από τις πιο βιώσιμες για πολλούς καταναλωτές.
Άλλες χρήσεις φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας
Εκτός από τη χρήση του για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά έχουν πολλές περισσότερες εφαρμογές. Μερικά από τα πιο κοινά είναι:
- Φωτισμός: Ιδανικό για παροχή φωτός σε δημόσιους χώρους, όπως δρόμους, χώρους ανάπαυσης και αγροτικές περιοχές.
- Σηματοδότηση: Χρησιμοποιείται συχνά στον τομέα της οδικής και θαλάσσιας σηματοδότησης για τη σήμανση στρατηγικών σημείων.
- Τηλεπικοινωνίες: Πολλές εγκαταστάσεις τηλεπικοινωνιακών αναμεταδοτών τροφοδοτούν τα συστήματά τους χρησιμοποιώντας ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια.
- Καλλιέργεια: Σε φάρμες και κτηνοτροφικές εργασίες, χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων για συστήματα άντλησης νερού, ηλεκτρική παροχή σε συστήματα αρμέγματος.
Για να διευρυνθεί αυτή η λίστα, η φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια έχει επίσης κρίσιμη σημασία για την ηλεκτροδότηση της υπαίθρου σε απομονωμένες περιοχές, επιτρέποντας σε κοινότητες μακριά από ηλεκτρικά δίκτυα να έχουν πρόσβαση στην ηλεκτρική ενέργεια με καθαρό και βιώσιμο τρόπο.
Η φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια είναι μια από τις καλύτερες επιλογές για τη μείωση της εξάρτησης από ρυπογόνες και μη ανανεώσιμες πηγές. Η εύκολη εγκατάσταση και η μεγάλη διάρκεια ζωής του επέτρεψαν σε όλο και περισσότερους τομείς, από βιομηχανικούς έως αγροτικούς, να υιοθετήσουν αυτό το είδος ενέργειας ως βιώσιμη, βιώσιμη και οικονομική λύση.