Μια τεχνική γνωστή ως φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια, αξιοποιώντας το φωτοβολταϊκό φαινόμενο στη διεπαφή ημιαγωγών. Το πάνελ (μονάδα) ηλιακών κυψελών, ο ελεγκτής και ο μετατροπέας είναι τα τρία κύρια εξαρτήματά του. Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα αποτελούν την πλειονότητα των βασικών τμημάτων του. Μια μονάδα ηλιακών κυψελών μεγάλης επιφάνειας δημιουργείται συνδέοντας τα ηλιακά κύτταρα σε σειρά, ενθυλακώνοντάς τα για προστασία και προσθέτοντας ελεγκτές ισχύος και πρόσθετα εξαρτήματα για να δημιουργηθεί μια φωτοβολταϊκή συσκευή παραγωγής ενέργειας.
1. Ποια είναι η διαδικασία παραγωγής ηλιακής ενέργειας;
Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας είναι η διαδικασία άμεσης μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η φωτοβολταϊκή ενέργεια είναι σήμερα ο πιο διαδεδομένος τρόπος παραγωγής ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας. Ως αποτέλεσμα, η ηλιακή ενέργεια αναφέρεται πλέον συνήθως ως παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας.
2. Πώς παράγουν ηλεκτρική ενέργεια τα ηλιακά κύτταρα;
Το φωτοβολταϊκό κύτταρο είναι το πιο βασικό είδος φωτοβολταϊκής μονάδας παραγωγής ενέργειας, καθώς είναι μια ημιαγωγική διάταξη που μετατρέπει το φως και την ηλεκτρική ενέργεια απευθείας από την ηλιακή ακτινοβολία σε συνεχές ρεύμα.
Η προσθήκη συγκεκριμένων στοιχείων (όπως φώσφορος, βόριο κ.ο.κ.) στο κρυσταλλικό πυρίτιο προκαλεί μια επίμονη ανισορροπία στο μοριακό φορτίο του υλικού, με αποτέλεσμα ένα ημιαγωγικό υλικό με μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες που είναι υπεύθυνες για τα ξεχωριστά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών στοιχείων.
Όταν εκτίθενται στο ηλιακό φως, οι ημιαγωγοί με μοναδικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά μπορούν να παράγουν ελεύθερα φορτία. Όταν τα άκρα είναι κλειστά, τα ελεύθερα φορτία συσσωρεύονται και κινούνται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια.
3. Ποια οφέλη προσφέρει η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας;
1). Ευρύτητα
Η επιφάνεια της γης ακτινοβολείται από την ηλιακή ακτινοβολία και αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και να αξιοποιηθεί ανεξάρτητα από τη γεωγραφική θέση - στεριά, θάλασσα, βουνά ή πεδιάδα. Παρόλο που ο χρόνος και η ένταση της ακτινοβολίας ποικίλλουν, είναι ευρέως διασκορπισμένη και δεν επηρεάζεται από τον καιρό ή την τοποθεσία.
2). Βιωσιμότητα και Άπειρο
Ο ήλιος παράγει αρκετή πυρηνική ενέργεια με αυτόν τον ρυθμό για να τροφοδοτήσει την αποθήκευση υδρογόνου για δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια. Δεδομένης της σοβαρής οικολογικής υποβάθμισης του σήμερα, η ηλιακή ενέργεια είναι μια εντελώς καθαρή, ανανεώσιμη πηγή ενέργειας με ατελείωτη προσφορά.
3). Προσαρμόσιμοι χώροι εγκατάστασης
Μια ανοιχτή στέγη παρέχει το πλεονέκτημα ότι δεν επηρεάζεται από την κατεύθυνση του κτιρίου, επιτρέποντας στο φως να φτάσει στο εσωτερικό για μεγάλα χρονικά διαστήματα και ελαχιστοποιώντας την παρεμβολή της σκιάς. Εκτός από την εγκατάσταση σε στέγες κτιρίων κατοικιών, η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας μπορεί επίσης να βρεθεί σε βιομηχανικά κτίρια, όπου η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας για την κάλυψη των ηλεκτρικών αναγκών της εγκατάστασης. Η ανάπτυξη της κατανεμημένης φωτοβολταϊκής τεχνολογίας στις στέγες μπορεί επίσης να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά το ζήτημα της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε ολόκληρη την κομητεία στο πλαίσιο της αγροτικής αποκατάστασης.
4). Καταπράσινο
Φυσικά, η υψηλότερη ένταση ήχου της τηλεόρασης και οι φωτεινότερες οθόνες καταναλώνουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια. Η μείωση της φωτεινότητας και της έντασης όχι μόνο προστατεύει τα μάτια και τα αυτιά, αλλά εξοικονομεί και ηλεκτρική ενέργεια.
5). Ενίσχυση της ενεργειακής ασφάλειας της χώρας
Οι άνθρωποι μπορούν να βελτιώσουν την εθνική ενεργειακή ασφάλεια μειώνοντας την εξάρτησή τους από την παραγωγή ενέργειας από ορυκτά καύσιμα και αποτρέποντας έτσι τις ενεργειακές κρίσεις και την αστάθεια της αγοράς καυσίμων. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μέσω της χρήσης φωτοβολταϊκής παραγωγής ενέργειας.
6). Ελάχιστα έξοδα συντήρησης και λειτουργίας
Η λειτουργία της φωτοβολταϊκής παραγωγής ενέργειας είναι στιβαρή και αξιόπιστη και δεν διαθέτει μηχανικά μέρη μετάδοσης. Σε συνδυασμό με την ευρεία χρήση της τεχνολογίας αυτοματοποιημένου ελέγχου, ένα σύνολο φωτοβολταϊκών συστημάτων παραγωγής ενέργειας μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια για όσο διάστημα υπάρχει μια μονάδα ηλιακών κυψελών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ουσιαστικά φθηνό κόστος συντήρησης που μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς επίβλεψη.
4. Τι είδους έργα παραγωγής ηλιακής ενέργειας υπάρχουν;
Τα φωτοβολταϊκά έργα μπορούν να ταξινομηθούν ως «κατανεμημένα» ή «κεντρικά» με βάση τη διάταξή τους.
Κατανεμημένη: Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας συγκεκριμένου μεγέθους που ανεγέρθηκαν στην τοποθεσία του χρήστη ή συνδέθηκαν με το ηλεκτρικό δίκτυο αναφέρονται ως κατανεμημένοι φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας. Αυτού του είδους ο σταθμός παραγωγής ενέργειας μπορεί να παρέχει απευθείας ενέργεια σε άτομα που βρίσκονται κοντά και συνήθως τοποθετείται στο έδαφος, σε τοίχο ή σε στέγη.
Κεντρικός: χρησιμοποιείται κυρίως σε μεγάλες εκτάσεις όπως βουνά και ερήμους. Με τη χρήση διαφόρων φωτοβολταϊκών πάνελ ή συστημάτων ηλιακής παρακολούθησης, αυτό το είδος σταθμού παραγωγής ενέργειας συλλέγει ηλιακή ενέργεια και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια που αποστέλλεται στους καταναλωτές που ζουν μακριά από τον τόπο παραγωγής ενέργειας.
Φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας ενσωματωμένοι σε κτίρια: Αυτοί δημιουργούνται με τη σύντηξη της τεχνολογίας παραγωγής ηλιακής ενέργειας με την αρχιτεκτονική ενός κτιρίου, καθιστώντας το ηλιακό σύστημα αναπόσπαστο μέρος της κατασκευής. Αυτού του είδους ο σταθμός παραγωγής ενέργειας μπορεί να τοποθετηθεί στο μπαλκόνι, στον τοίχο υαλοπετάσματος, στην οροφή ή σε άλλες περιοχές του κτιρίου.
Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας μπορούν επίσης να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες με βάση τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά και τα σενάρια εφαρμογής:
Φωτοβολταϊκός σταθμός παραγωγής ενέργειας για οικιακή χρήση: χρησιμοποιείται κυρίως σε οικιστικά κτίρια και είναι ένα μικρής κλίμακας κατανεμημένο φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας. Για να καλύψουν τις ηλεκτρικές τους ανάγκες, οι ιδιοκτήτες σπιτιών μπορούν να εγκαταστήσουν ηλιακούς συλλέκτες στην οροφή τους και να παράγουν ανανεώσιμη ενέργεια.
Εμπορικοί φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας: Κατατάσσονται μεταξύ κεντρικών και οικιακών φωτοβολταϊκών σταθμών όσον αφορά την κλίμακα και είναι κατάλληλοι για χρήση σε εμπορικά κτίρια, βιομηχανικά πάρκα και άλλες τοποθεσίες.
Φωτοβολταϊκά πάρκα αγροτικής παραγωγής ενέργειας: χρησιμοποιούνται κυρίως σε αγροτικές περιοχές, όπου παρέχουν στους αγρότες καθαρή ενέργεια και αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της έλλειψης ηλεκτρικής ενέργειας.
Φωτοβολταϊκά πάρκα αγροτικής παραγωγής ενέργειας: χρησιμοποιούνται κυρίως σε αγροτικές περιοχές, όπου παρέχουν στους αγρότες καθαρή ενέργεια και αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της έλλειψης ηλεκτρικής ενέργειας.
Φωτοβολταϊκός σταθμός παραγωγής ενέργειας σε δημόσιες εγκαταστάσεις: περιγράφει τη χρήση τεχνολογίας παραγωγής ηλιακής ενέργειας σε χώρους όπου βρίσκεται το ευρύ κοινό, όπως τερματικοί σταθμοί λεωφορείων, σχολεία και νοσοκομεία.
Πλωτός φωτοβολταϊκός σταθμός παραγωγής ενέργειας: Αυτός ο τύπος συστήματος παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιείται κυρίως σε δεξαμενές, λίμνες και άλλα υδάτινα σώματα όπου εγκαθίστανται φωτοβολταϊκά πάνελ στην επιφάνεια του νερού.
5. Τι καθιστά την φωτοβολταϊκή ενέργεια μια πηγή ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα και πράσινης;
Σύμφωνα με ερευνητικά αποτελέσματα του Παγκόσμιου Ταμείου για τη Φύση (WWF), η εγκατάσταση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας 1 kW μπορεί να παράγει 1200 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, να μειώσει τη χρήση άνθρακα (τυπικού άνθρακα) κατά περίπου 400 kg και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά περίπου 1 τόνο. Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας έχει σημαντικά ενεργειακά, περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη. Είναι μια από τις καλύτερες σε ποιότητα πράσινες μορφές ενέργειας στη χώρα μας.
Η ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας, είναι ένας από τους αποτελεσματικούς τρόπους αντιμετώπισης περιβαλλοντικών προβλημάτων όπως η ομίχλη και η όξινη βροχή. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα έρευνας του Παγκόσμιου Ταμείου για τη Φύση (WWF), η εγκατάσταση ενός τετραγωνικού μέτρου φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας ισοδυναμεί με τη φύτευση 100 τετραγωνικών μέτρων δέντρων.
