Ηλιακά

Τι είναι οι Ηλιακές Συστήματα;

Οι ηλιακές συστήματα αποτελούν μια τεχνολογία για τη συλλογή της ηλιακής ενέργειας και τη μετατροπή της σε άλλη μορφή ενέργειας - θερμική /για τη θέρμανση νερού ή αέρα/ ή ηλεκτρική. Το σημαντικότερο πλεονέκτημα των ηλιακών συστημάτων είναι ότι η χρησιμοποιούμενη ηλιακή ενέργεια είναι εντελώς δωρεάν, καθαρή /πράσινη/ ενέργεια, φιλική προς το περιβάλλον. Δεν καταναλώνονται οι φυσικοί πόροι του πλανήτη, είναι αβλαβής για την υγεία των ανθρώπων και των ζώων, και δεν επηρεάζεται από τις αυξήσεις των τιμών, όπως συμβαίνει με την ηλεκτρική ενέργεια, το φυσικό αέριο ή τη θέρμανση. Οι ηλιακές συστήματα έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής, εύκολη συντήρηση και η αρχική επένδυση επιστρέφεται γρήγορα χωρίς μελλοντικά έξοδα.

Η γενική κατηγοριοποίηση των ηλιακών συστημάτων γίνεται με βάση το είδος της ενέργειας που παράγεται ως τελικό προϊόν.

Ηλιακές συστήματα για θέρμανση αέρα

Είναι κατάλληλες για κάθε είδους κτίρια που χρειάζονται επιπλέον θέρμανση. Αυτά τα συστήματα είναι ενεργειακά ανεξάρτητα, εντελώς αυτόνομα και δεν απαιτούν συντήρηση. Χρησιμοποιούνται ως πρόσθετη πηγή θερμότητας, αλλά λειτουργούν μόνο όταν υπάρχει ηλιακό φως. Οι ηλιακές συστήματα για θέρμανση αέρα χρησιμοποιούνται μόνο σε περιοχές με μεγάλη ηλιοφάνεια, όπου δεν υπάρχουν ομίχλες και ψηλά κτίρια. Ο ηλιακός συλλέκτης διαθέτει ενσωματωμένη φωτοβολταϊκή κυψέλη που παράγει την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για την κίνηση του ανεμιστήρα. Ο ήλιος θερμαίνει τον αέρα στον ηλιακό συλλέκτη και μόλις επιτευχθεί μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, ενεργοποιείται ο ανεμιστήρας, ο οποίος διοχετεύει τον ζεστό αέρα απευθείας στον χώρο.

Ηλιακές συστήματα για θέρμανση ζεστού νερού

Γενικά, αυτός ο τύπος ηλιακών συστημάτων μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε θερμική και αποτελείται από δύο κύρια μέρη: έναν ηλιακό συλλέκτη, /πίνακα/, που μετατρέπει τις ηλιακές ακτίνες σε θερμική ενέργεια και ένα λέβητα. Οι ηλιακές συστήματα μπορούν να παρέχουν ζεστό νερό για οικιακές ανάγκες /ντους, μπάνιο, κουζίνα/ ή να χρησιμοποιηθούν για θέρμανση μικρών κλειστών χώρων ή να αποτελούν προσθήκη στον θερμικό κύκλο του νοικοκυριού.

Η απόδοση ενός τέτοιου ηλιακού συστήματος εξαρτάται από τον τύπο των ηλιακών συλλεκτών (συλλέκτες κενού ή επίπεδους), τον τρόπο λειτουργίας (θερμοσιφώνες ή συστήματα υπό πίεση), καθώς και από τη σωστή εγκατάσταση του συστήματος με βέλτιστο προσανατολισμό και επιλογή τοποθεσίας.

Ανάλογα με τον τρόπο εγκατάστασης των βασικών μερών, οι ηλιακές συστήματα για ζεστό νερό διακρίνονται σε:

- Συμπαγές ηλιακό σύστημα: Ο ηλιακός συλλέκτης και ο λέβητας βρίσκονται σε μια κοινή κατασκευή. Χρησιμοποιούνται σε νοικοκυριά με χαμηλή κατανάλωση ζεστού νερού και είναι σχετικά φθηνές.

- Ηλιακό σύστημα διαχωρισμού: Χρησιμοποιούνται σε μεγάλα κτίρια, όπως ξενοδοχεία και μεγάλες κατασκευές, όπου η κατανάλωση ζεστού νερού είναι σημαντική. Περιλαμβάνουν πολλαπλούς συνδεδεμένους ηλιακούς συλλέκτες, ενώ ο λέβητας και τα υπόλοιπα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα στο εσωτερικό του κτιρίου. Αυτά τα συστήματα δεν θερμαίνουν απευθείας το νερό στους χώρους, αλλά χρησιμοποιούν μια ειδική υγρή ουσία - αντιψυκτικό, η οποία ζεσταίνει τον λέβητα και δεν παγώνει κατά τους χειμερινούς μήνες. Πρόκειται για έναν κλειστό κύκλο όπου το θερμαινόμενο αντιψυκτικό από τους ηλιακούς συλλέκτες περνάει από τους εναλλάκτες του λέβητα, μεταφέροντας τη θερμότητα στο πόσιμο νερό, και έπειτα επιστρέφει στον συλλέκτη, επαναλαμβάνοντας συνεχώς τη διαδικασία.

Ηλιακές φωτοβολταϊκές συστήματα /PV/

Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αποτελούνται από ηλιακούς /φωτοβολταϊκούς/ πίνακες, έναν ελεγκτή, συσσωρευτές και έναν μετατροπέα. Η πιο διαδεδομένη τεχνολογία για την παραγωγή φωτοβολταϊκών πάνελ είναι το πυρίτιο – μονοκρυσταλλικά (κυψέλες πυριτίου με υψηλή καθαρότητα), πολυκρυσταλλικά (κυψέλες πυριτίου οργανωμένες σε ενιαίο μπλοκ) και λεπτής μεμβράνης /άμορφα/ (λεπτό στρώμα ημιαγωγικού υλικού πάνω σε επιφάνεια φορέα).

Οι κύριοι τύποι φωτοβολταϊκών συστημάτων είναι:

- Μικροσολαρικά συστήματα, που αποτελούνται από έναν ή δύο ηλιακούς πίνακες. Ο μετατροπέας συνδέεται στο δίκτυο του σπιτιού και η ενέργεια διοχετεύεται απευθείας στους καταναλωτές. Απαιτείται απαραίτητα σύνδεση στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτά τα συστήματα τοποθετούνται σε στέγες και μπαλκόνια και χρησιμοποιούνται για τη μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα νοικοκυριό.

- Αυτόνομα ηλιακά συστήματα (OFF GRID), τα οποία διαθέτουν επιπλέον συσσωρευτές όπου αποθηκεύεται η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια από τα φωτοβολταϊκά πάνελ. Έτσι, η παραγόμενη ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα από το ηλια κό φως. Είναι κατάλληλα για περιοχές χωρίς ηλεκτροδότηση και παρέχουν πλήρη ενεργειακή αυτονομία για σπίτια, εξοχικές κατοικίες και αγροκτήματα σε απομακρυσμένες γεωγραφικές περιοχές.

- Δικτυωμένα ηλιακά συστήματα (GRID), που αποτελούνται από απεριόριστο αριθμό ηλιακών πλαισίων και μετατροπέων, και έχουν πιστοποιητικό για παράλληλη σύνδεση με το εθνικό δίκτυο. Πρόκειται για μικρούς ηλεκτροπαραγωγούς σταθμούς, οι οποίοι όχι μόνο καλύπτουν τις ανάγκες σε ηλεκτρισμό, αλλά και πωλούν την παραγόμενη ενέργεια.

- Υβριδικά ηλιακά συστήματα - συνδυάζουν την ηλιακή ενέργεια από το φωτοβολταϊκό σύστημα με άλλη πηγή ενέργειας, όπως ανεμογεννήτρια, ντιζελομηχανή ή το ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτά τα συστήματα συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των δικτυωμένων και αυτόνομων συστημάτων. Αποτελούνται από φωτοβολταϊκά πάνελ, ελεγκτή ηλιακής ενέργειας, συσσωρευτές, υβριδικό μετατροπέα που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο και ένα σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου για την παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας, μαζί με μια δεύτερη πηγή ενέργειας.

Μια παραλλαγή των υβριδικών συστημάτων είναι οι υβριδικές αιολικές - ηλιακές συστήματα, που συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών και των ανεμογεννητριών, δηλαδή χρησιμοποιούν δύο τύπους ενέργειας – αιολική και ηλιακή. Είναι τα πιο κατάλληλα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της διαφορετικής ημερήσιας και ετήσιας έντασης της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας. Αυτό εξασφαλίζει εφεδρική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, π.χ. όταν δεν υπάρχει ηλιακή ενέργεια σε συννεφιασμένο καιρό ή όταν δεν λειτουργεί η ανεμογεννήτρια σε ήρεμο καιρό.

Αυτός ο τύπος υβριδικών ηλιακών συστημάτων αποτελείται από:

• ανεμογεννήτρια, η οποία τοποθετείται σε ψηλό σημείο και σε περιοχές με υψηλή δραστηριότητα ανέμων. Μετατρέπει την κινητική ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρισμό.
• φωτοβολταϊκό ηλιακό σύστημα από συνδεδεμένα ηλιακά πάνελ, όπου διατηρείται συγκεκριμένη κλίση και προσανατολισμός των φωτοβολταϊκών πλαισίων με σκοπό την επίτευξη μέγιστου φωτισμού.
• ελεγκτές ηλιακής και αιολικής ενέργειας.
• συσσωρευτές και μετατροπείς.

Ένα μοναδικό και ενδιαφέρον έργο είναι η κατασκευή του πρώτου ηλιακού δρόμου στη Γερμανία, με τη χρήση της λεγόμενης πολυλειτουργικής ηλιακής επίστρωσης. Αποτελείται από σκούρα μπλε ηλιακά πάνελ, κατασκευασμένα από ειδικό γυαλί με ανώμαλη δομή και επιφανειακή επικάλυψη από μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, με ενσωματωμένους αισθητήρες, μέσω των οποίων θα είναι δυνατή η μέτρηση της κυκλοφορίας και η διαχείριση και βελτιστοποίηση των συστημάτων φωτεινής σηματοδότησης. Ένα τετραγωνικό μέτρο αυτής της ηλιακής επίστρωσης θα παρέχει ετησίως 80 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας.

Τα ηλιακά συστήματα είναι η τεχνολογία του μέλλοντος. Θα ενσωματωθούν όλο και περισσότερο στη ζωή μας, όχι μόνο λόγω της μείωσης των τιμών αυτών των συστημάτων, αλλά και λόγω των αναμφισβήτητων πλεονεκτημάτων αυτής της ενέργειας.

Η ενέργεια του ήλιου είναι ανεξάντλητη - είναι το μέλλον μας. Οι τεχνολογίες στα ηλιακά συστήματα εξελίσσονται με πολύ γρήγορο ρυθμό και ο κόσμος αλλάζει μπροστά στα μάτια μας. Από την φουτουριστική εικόνα των ηλιακών δέντρων για τη φόρτιση κινητών συσκευών, έως την κατασκευή πλωτών ηλιακών πάρκων, που αποτελούνται από χιλιάδες φωτοβολταϊκά πάνελ τοποθετημένα σε υδάτινες επιφάνειες.