Έχουμε 335 επισκέπτες συνδεδεμένους
Η φωτοβολταϊκή ηλεκτρική ενέργεια
Όταν το φ/β στοιχείο φωτίζεται προκαλείται στο εσωτερικό του ηλεκτρικό ρεύμα ( φωτόρευμα ), το οποίο αποδεικνύεται ευθέως ανάλογο της πυκνότητας ισχύος του ηλιακού φωτός που προσπίπτει στην επιφάνεια του. Η αναπτυσσόμενη σε ένα τυπικό φ/β στοιχείο συνεχής ηλεκτρική τάση ανοιχτού κυκλώματος, βρίσκεται στην περιοχή 0,50-0,70 V ενώ το αντίστοιχο ηλεκτρικό ρεύμα στην περιοχή των 10-40 mA/cm2, για πυκνότητα ισχύος ηλιακού φωτός 1 Kw/m2. Η τεχνολογία των φ/β στοιχείων αναπτύχθηκε ραγδαία το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, παρότι το φ/β φαινόμενο είχε παρατηρηθεί πολύ νωρίτερα από τον Becquerel, το 1839. Το 1954 ανακοινώθηκε η πρώτη κατασκευή ηλιακού στοιχείου Πυριτίου Si, με σχηματισμό επαφής p-n με διάχυση και με απόδοση 6% από τους Fuller, Pearson και Chapin. Οι σχετικές εμπορικές κατασκευές πολύ υψηλού κόστους ( 1000 $/Wp το 1956 ) με σχετικά μικρή απόδοση 5-10% παρασκευάστηκαν από κρυσταλλικά υλικά, κυρίως από κρυσταλλικό πυρίτιο ( c-Si ). Σήμερα οι αποδόσεις των φ/β στοιχείων από κρυσταλλικό πυρίτιο βρίσκονται στα επίπεδα του 22-28% για φ/β πλαίσια διαστημικών κατασκευών και στο επίπεδο του 13-17% για βιομηχανική-οικιακή χρήση, το δε κόστος των τελευταίων κυμαίνεται περί τα 3 ευρώ/Wp για εγκαταστάσεις μικρών συστημάτων μεγέθους μερικών kWp. Στις μεγαλύτερες εγκαταστάσεις ( άνω του ΜWp ) το κόστος αυτό μειώνεται κατά 30-40%. Το 1980 η τάση μείωσης του κόστους βιομηχανικής παραγωγής των φ/β στοιχείων, οδήγησε στην χρησιμοποίηση οικονομικότερων μεθόδων παρασκευής ενεργού υλικού. Οι μέθοδοι αυτές χαρακτηρίζονται από την δημιουργία πολύ λεπτών στρωμάτων ή υμένων υλικού ( films ) κυρίως πυριτίου, σε επιμελημένα καθαρισμένη επιφάνεια, που επιτρέπει την πρόσφυση του αποτιθεμένου υλικού ( άμορφο πυρίτιο a-Si ). Βασίζονται στην μεταφορά και εναπόθεση του υλικού με την μορφή ατόμων είτε από στερεό στόχο, με κρούσεις επαρκώς επιταχυνθέντων ιόντων πλάσματος ( Sputtering ) είτε από λιωμένο υλικό σε συνθήκες υψηλού κενού ( Εξαέρωση ) είτε κατά την διάρκεια εκκένωσης αερίου ενώσεως του αποτιθεμένου στοιχείου ( Glow Discharge, GD ) είτε με καταλυτική θερμική διάσπαση υδρογονούχων ενώσεων πυριτίου ( Σελάνιο ). Οι προσπάθειες μείωσης του κόστους κατασκευής φ/β στοιχείου οδήγησαν τελικά σε νέες διαφορετικές μεθόδους εναπόθεσης, με πολύ καλά αποτελέσματα π.χ με σχηματισμό ταινιών υλικού από λειωμένη φάση παρασκευάστηκαν φ/β στοιχεία με εργαστηριακή απόδοση 15%. Η επιφάνεια τους εμφανίζει μονοκρυσταλλικότητα κατά περιοχές, το δε υλικό ονομάζεται πολυκρυσταλλικό. Το πολυκρυσταλλικό πυρίτιο ( mc-Si )χρησιμοποιείται για την Παρασκευή φ/β στοιχείων που μπορούν να καλύψουν μεγάλη επιφάνεια με βιομηχανική απόδοση ( φ/β πλαίσιο ) 12-13%. Πολύ κοντά στην απόδοση κρυσταλλικού πυριτίου. Οι παραπάνω τιμές απόδοσης είναι ενδεικτικές, εξαρτώμενες από το βασικό υλικό και τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες της διάταξης. Πολλά φ/β στοιχεία συνδέονται σε σειρά. Ώστε όταν η διάταξη αυτή φωτίζεται να προκύπτει συνολική τάση κυκλώματος ( Open circuit ) 17-22V.Το πλήθος των φ/β στοιχείων επιλέγεται έτσι ώστε να ταιριάζει με την απαιτούμενη τάση φόρτισης ενός κοινού συσσωρευτή μολύβδου-θεϊικού οξέος ( Pb/H2SO4 ) ονομαστικής τάσης 12V. Η ολοκληρωμένη αυτή φωτοβολταική διάταξη ονομάζεται φωτοβολταικό πλαίσιο ( module ) αποτελεί δε την βασική μονάδα σύνθεσης μεγαλύτερων συστημάτων που ονομάζονται συστοιχίες. Χρησιμοποιείται επίσης σπανιότερα η ορολογία φωτοβολταική γεννήτρια ( Photovoltaic generator ), όταν αναφερόμαστε στο κύριο τμήμα του φ/β σταθμού, το οποίο παράγει την φ/β ηλεκτρική ενέργεια. Η εμπρός επιφάνεια του πλαισίου προστατεύεται από γυάλινη πλάκα ενώ η πίσω πλευρά καλύπτεται από υγρομονωτική ουσία, υψηλής αντοχής στο χρόνο. Η ηλεκτρική ισχύς που αποδίδει ένα φ/β πλαίσιο σε ένα στοιχείο κατανάλωσης, κάτω από δεδομένη πυκνότητα ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας, μπορεί να πάρει μέγιστη ισχύ, όταν συνδεθεί στα άκρα του καταναλωτής κατάλληλης αντίστασης. Η μέγιστη ισχύς, σε καθορισμένες συνθήκες ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας φ/β στοιχείου ( πρότυπες συνθήκες ), αποτελεί ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά του και ονομάζεται ισχύς αιχμής. Στο εμπόριο διατίθενται φ/β πλαίσια σε ευρεία περιοχή τιμών ισχύος αιχμής. Το 2000 το Nobel Χημείας απονεμήθηκε σε τρεις ερευνητές για την μελέτη στην οποία διαμόρφωσαν οργανικά υλικά με αγώγιμες/ημιαγώγιμες ιδιότητες, τις οποίες έχουν τα μέταλλα. Τα υλικά αυτά έχουν δυνατότητες παραγωγής ρεύματος, εκτός της ηλιακής ακτινοβολίας να παράγουν και από οποιαδήποτε πηγή φωτός ( χωρίς ηλιοφάνεια – με συννεφιά ), που είναι κατάλληλα σαν πηγή ενέργειας για φορητούς υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα και πολλές άλλες εφαρμογές. Μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε Watt και να ενσωματωθούν σε επιφάνειες όπως σε ειδικά ρούχα, σε σκίαστρα, σε προσόψεις κτιρίων και αλλού. Η αποτελεσματικότητα τους αυτή τη στιγμή είναι 8-10 χρόνια και οι κατασκευαστές ψάχνουν τρόπους να αυξήσουν το όριο αυτό. Επίσης τα «εκτυπωμένα φωτοβολταικά» είναι ηλιακοί συλλέκτες που η παραγωγή γίνεται όπως στις κλασσικές μεθόδους παραγωγής εφημερίδων και περιοδικών. Οι εκτυπωμένε ηλιακές κυψέλες ( OPV ) μπορούν να έχουν εκατοντάδες μέτρα επιφάνειας καθώς εκτυπώνονται σε ρολό όπως τα ρολά με το μελάνι. Το μέλλον αυτής της τεχνολογίας, εκτιμάται ότι θα έχει πολύ μεγάλη εξέλιξη τα επόμενα χρόνια. Τα πλεονεκτήματα των εκτυπωμένων εύκαμπτων φωτοβολταικών στοιχείων είναι η ευκαμψία, η οικονομία παραγωγής ( 50-60% χαμηλότερο κόστος ), το βάρος, η αποθήκευση, η μεταφορά, η ευκολία τοποθέτησης-συντήρησης και η οικολογική του σύνθεση ( ανακύκλωση ). Τα υποστρώματα τους είναι πλαστικά ( πολυμερή ) τα οποία εκτυπώνονται παραγωγικά. Τα οργανικά ημι-αγωγιμα υλικά των φωτοβολταικών, είναι σαφώς περισσότερο φιλικά στο περιβάλλον διότι έχουν βάση τον άνθρακα και συμφέρουν κατασκευαστικά.
|
Player για Android
Απο το κινητό σας πάτε στο: ρυθμίσεις -> ασφάλεια -> και ενεργοποιήστε την εγκατάσταση εφαρμογών απο άγνωστες πηγές. Με μία εφαρμογή QR Code Reader σκανάρετε την παραπάνω εικόνα ή πατήστε εδώ.
Στήλες
Ο καιρός
Νέες Αναρτήσεις
