Αυτόνομα Φωτοβολταϊκά Συστήματα

/, φωτοβολταϊκά συστήματα/Αυτόνομα Φωτοβολταϊκά Συστήματα

Αυτόνομα Φωτοβολταϊκά Συστήματα

Η οικονομική κρίση και το γενικότερο κλίμα αβεβαιότητας μας οδηγούν να περιορίσουμε όσο είναι δυνατό, τα πάγια έξοδά μας και κυρίως τους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος το οποίο συνεχώς αυξάνεται. Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούν την ιδανική λύση για την περίπτωση που έχουμε κάποιο οίκημα (μικρό εξοχικό, μια αποθήκη, ένα τροχόσπιτο) απομακρυσμένο από το δίκτυο της ΔΕΗ αφού τα αυτόνομα φβ συστήματα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο χωρίς να συνδέονται με το δίκτυο της ΔΕΗ. Ακόμη, ανάλογα με τις ανάγκες που θέλουμε να καλύψουμε δίνουν τη δυνατότητα συνδυασμού φωτοβολταϊκών και γεννήτριας για μεγαλύτερη διάρκεια αυτονομίας. Εγκαθιστώντας ένα αυτόνομο φβ σύστημα απαλλάσεστε όχι μόνο από το κόστος ηλεκτρικού ρεύματος αλλά και από τους φόρους και τα δημοτικά τέλη που επιβαρύνουν τους λογαριασμούς. Επίσης, δεν καταβάλλετε πρόσθετα χρήματα για τα έργα σύνδεσης της ΔΕΗ προκειμένου να επεκταθεί το δίκτυο έως το οίκημά σας (κολώνες, ηλεκτρικά καλώδια κ.λπ.).

Επικρατεί γενικότερα η ιδέα ότι τα αυτόνομα φβ συστήματα δεν είναι αξιόπιστα και ότι από τις πρώτες κιόλας ώρες ή ημέρες λειτουργίας τους δεν είναι ικανά να καλύψουν τα φορτία που συνδέονται σε αυτά παρουσιάζοντας είτε διακοπές λειτουργίας είτε αδυναμία επαναλειτουργίας του φβ συστήματος. Αυτό δυστυχώς οφείλεται σε λανθασμένη σχεδίαση του συστήματος από την αρχή και σε λανθασμένες επιλογές υλικών, από μη εξειδικευμένους ανθρώπους, με στόχο κυρίως τη μείωση του κόστους κατασκευής.

Για όλους τους παραπάνω λόγους, αντιμετωπίζουμε υπεύθυνα τον εκάστοτε καταναλωτή και τονίζουμε πάντα τη σπουδαιότητα της σωστής, αρχικής σχεδίασης του συστήματος. Η διαδικασία που ακολουθούμε είναι η εξής:

  1. αρχικά, σε συνεργασία με τον καταναλωτή, καταγράφουμε αναλυτικά τις ανάγκες και τις απαιτήσεις από το αυτόνομο φβ σύστημα (ισχύς των συσκευών και ώρες λειτουργίας) και τις διαχωρίζουμε για καλοκαίρι και χειμώνα,

  2. καταγράφουμε ακόμη τις απαιτήσεις του καταναλωτή για αυτονομία του συστήματος (νύχτα και ημέρες συννεφιάς),

  3. εκπονούμε την ενεργειακή μελέτη με την οποία υπολογίζουμε και καταλήγουμε στα τεχνικά χαρακτηριστικά που θα πρέπει να καλύπτει ο εξοπλισμός (ισχύς πλαισίων, συνδεσμολογία και χωροθέτηση πλαισίων, χωρητικότητα μπαταριών και συνδεσμολογία, χαρακτηριστικά του ρυθμιστή φόρτισης, διατομές καλωδίων, ασφάλειες ηλεκτρικού πίνακα κ.λπ.),

  4. καταγράφουμε στην πρότασή μας τον εξοπλισμό του αυτόνομου φβ συστήματος επιλέγοντας πάντα επώνυμα προϊόντα με γραπτές εγγυήσεις και μακροχρόνια, αποτελεσματική λειτουργία στην πράξη.

Αφού συμφωνήσουμε και ολοκληρώσουμε την κατασκευή του αυτόνομου φβ συστήματος παραδίδουμε στον καταναλωτή γραπτή εγγύηση καλής λειτουργίας και τον ενημερώνουμε για τον τρόπο ορθής συντήρησής του.

Ας δούμε πως λειτουργεί ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα:

Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι κατάλληλα για εφαρμογές που δεν είναι συνδεδεμένες στο κεντρικό δίκτυο και βρίσκονται εγκατεστημένες κυρίως σε απομακρυσμένες ή απομονωμένες περιοχές. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από αυτά καταναλώνεται εξολοκλήρου από το χρήστη, ενώ στη συντριπτική τους πλειοψηφία, τα συστήματα αυτά διαθέτουν και διατάξεις αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας. Συνηθέστερα ηλεκτροδοτούν ηλεκτρικές ή ηλεκτρονικές συσκευές που λειτουργούν με συνεχή τάση, αν και είναι δυνατό, με την εγκατάσταση κατάλληλου μετατροπέα να παρέχουν ηλεκτρική ισχύ και σε συσκευές που λειτουργούν με εναλλασσόμενη τάση.

Ένα τυπικό αυτόνομο φβ σύστημα αποτελείται από τα εξής κύρια υποσυστήματα, όπως παρυσιάζονται στο παρακάτω σχήμα:

Αυτόνομο

  1. τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, τα οποία μετατρέπουν την ηλιακή ατινοβολία απευθείας σε ηλεκτρικό ρεύμα συνεχούς τάσης,

  2. τη διάταξη αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας, που συνήθως είναι κάποια μπαταρία,

  3. τον ηλεκτρονικό ρυθμιστή φόρτισης, ο οποίος προστατεύει τις μπαταρίες τόσο από έντονη φόρτιση όσο και από υπερβολική εκφόρτιση και

  4. τον αντιστροφέα, ο οποίος μετατρέπει τη συνεχή τάση του παραγόμενο ρεύματος σε εναλλασσόμενη, εάν τα ηλεκτρικά φορτία απαιτούν κάτι τέτοιο.

Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια έχουν τη δυνατότητα να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα από την ανατολή μέχρι τη δύση του ηλίου. Το συνεχούς τάσης παραγόμενο ρεύμα ηλεκτροδοτεί τα υφιστάμενα ηλεκτρικά φορτία, εφ’ όσον αυτά λειτουργούν με συνεχή τάση και παράλληλα, φορτίζει τις μπαταρίες, αποθηκεύεται δηλαδή με τη μορφή χημικής ενέργειας, κατά τρόπο ελεγχόμενο από το ρυθμιστή φόρτισης. Η αποθήκευση ενέργειας στις μπαταρίες γίνεται προκειμένου να υπάρχει διαθέσιμη ενέργεια κατά τη διάρκεια της νύχτας ή, ακόμα, τις μέρες κατά τις οποίες η ηλιοφάνεια είναι περιορισμένη και δεν επαρκεί για την κάλυψη των προβλεπόμενων αναγκών.

Ο ρόλος του ρυθμιστή φόρτισης στη λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος είναι σημαντικός. Όταν οι μπαταρίες έχουν φορτιστεί αρκετά καλά, ο ρυθμιστής διακόπτει την παροχή ρεύματος προς αυτές αποσυνδέοντας τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, τα οποία και επανασυνδέει όταν οι μπαταρίες εκφορτιστούν κάτω από ένα προκαθορισμένο όριο και δεν υφίσταται πλέον κίνδυνος υπερκόφρτισής τους. Από την αλλη μεριά, εάν οι παταρίες εκφορτιστούν πάρα πολύ, π.χ. σε εριόδους παρατεταμένης συννεφιας, ο ρυθμιστής αποκόπτει από αυτές τα ηλεκτρικά φορτία συνεχούς τάσης, παρέχοντάς τους προστασία από τον κίδνυνο υπερβολικής εκφόρτισής τους. Τα φορτία επανασυνδέονται όταν οι μπαταρίες φορτιστούν πάνω από κάποιο προκαθορισμένο όριο ασφαλείας.

Ο ρυθμιστής φόρτισης, εκτός από την προστασία των μπαταριών, χρησιμεύει και ως κεντρικός πίνακας διακλαδωτής για τα φορτία συνεχούς τάσης, κατευθύνοτας το ηλεκτρικό ρεύμα είτε προς χρήση είτε προς αποθήκευση, ανάλογα με την περίσταση και τις ανάγκες. Εάν τα ηλεκτρικά φορτία λειτουργούν με εναλλασσόμενη τάση, τότε είναι υποχρεωτική η σύνδεση στο σύστημα ενός αντιστρφοέα, ο οποίος μετατρέπει τη συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη. Αυτό γίνεται προκειμενου να χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τα συστήματα αυτά κοινες συσκευές του επορίου, η πλειοψηφία των οποίων λειτουργεί αποκλειστικά με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Η Μαρία Β. Καλφούντζου είναι Διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός, απόφοιτη του Τμήματος "Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών" της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.