Τι είναι ένα ηλιακό πάνελ;
Η ηλιακή ενέργεια ξεκινά από τον ήλιο. Τα ηλιακά πάνελ (γνωστά και ως “ΦΒ πάνελ”) χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του φωτός από τον ήλιο, το οποίο αποτελείται από σωματίδια ενέργειας που ονομάζονται “φωτόνια”, σε ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ηλεκτρικών φορτίων. Τα ηλιακά πάνελ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια ευρεία ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων εξ αποστάσεως ισχύος για καμπίνες, τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού, τηλεπισκόπησης και φυσικά για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από οικιακά και εμπορικά ηλιακά ηλεκτρικά συστήματα.
Μια σύντομη ιστορία των ηλιακών συλλεκτών
Ο Edmond Becquerel ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Η ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας χρονολογείται πριν από περισσότερα από 100 χρόνια. Στις πρώτες μέρες, η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιήθηκε κυρίως για την παραγωγή ατμού, ο οποίος στη συνέχεια θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση μηχανών. Αλλά μόνο όταν ανακαλύφθηκε το «φωτοβολταϊκό φαινόμενο» από τον Edmond Becquerel που θα επέτρεπε τη μετατροπή της ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας του ηλιακού φωτός. Η ανακάλυψη του Μπεκερέλ οδήγησε στη συνέχεια στην εφεύρεση το 1893 από τον Τσαρλς Φριτς του πρώτου γνήσιου ηλιακού κυττάρου που σχηματίστηκε από την επίστρωση φύλλων σεληνίου με ένα λεπτό στρώμα χρυσού. Και από αυτή την ταπεινή αρχή θα προέκυπτε η συσκευή που γνωρίζουμε σήμερα ως ηλιακό πάνελ. Ο Russel Ohl, ένας Αμερικανός εφευρέτης στο μισθολόγιο της Bell Laboratories, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το πρώτο ηλιακό στοιχείο πυριτίου στον κόσμο το 1941. Η εφεύρεση του Ohl οδήγησε στην παραγωγή του πρώτου ηλιακού πάνελ το 1954 από την ίδια εταιρεία. Τα ηλιακά πάνελ βρήκαν την πρώτη κύρια χρήση τους σε διαστημικούς δορυφόρους. Για τους περισσότερους ανθρώπους, το πρώτο ηλιακό πάνελ στη ζωή τους ήταν πιθανώς ενσωματωμένο στη νέα τους αριθμομηχανή – περίπου τη δεκαετία του 1970! Σήμερα, τα ηλιακά πάνελ και τα πλήρη συστήματα ηλιακών πάνελ χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία μιας μεγάλης ποικιλίας εφαρμογών.
Πώς λειτουργούν τα ηλιακά πάνελ;
Τα ηλιακά πάνελ συλλέγουν καθαρή ανανεώσιμη ενέργεια με τη μορφή ηλιακού φωτός και μετατρέπουν αυτό το φως σε ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ενέργειας για ηλεκτρικά φορτία. Τα ηλιακά πάνελ αποτελούνται από πολλά μεμονωμένα ηλιακά κελιά τα οποία αποτελούνται από στρώματα πυριτίου, φωσφόρου (που παρέχει το αρνητικό φορτίο) και βορίου (το οποίο παρέχει το θετικό φορτίο). Τα ηλιακά πάνελ απορροφούν τα φωτόνια και με αυτόν τον τρόπο εκκινούν ένα ηλεκτρικό φορτίο. Η προκύπτουσα ενέργεια που παράγεται από φωτόνια που χτυπούν την επιφάνεια του ηλιακού πάνελ επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να χτυπηθούν έξω από τις ατομικές τροχιές τους και να απελευθερωθούν στο ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από τα ηλιακά κελιά τα οποία στη συνέχεια τραβούν αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια σε ένα κατευθυντικό ρεύμα. Όλη αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως Φωτοβολταϊκό Φαινόμενο. Ένα μέσο σπίτι έχει περισσότερο από αρκετή επιφάνεια στέγης για τον απαραίτητο αριθμό ηλιακών συλλεκτών για να παράγει αρκετή ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια για να καλύψει όλες τις ανάγκες ενέργειας του. Σε μια καλά ισορροπημένη διαμόρφωση συνδεδεμένο στο δίκτυο, μια ηλιακή συστοιχία παράγει ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και στη συνέχεια χρησιμοποιείται στο σπίτι τη νύχτα. Τα προγράμματα Net metering επιτρέπουν στους ιδιοκτήτες ηλιακών γεννητριών να πληρώνονται εάν το σύστημά τους παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρειάζεται στο σπίτι. Σε ηλιακές εφαρμογές εκτός δικτύου, η τράπεζα μπαταριών, ο ελεγκτής φόρτισης και στις περισσότερες περιπτώσεις ένας μετατροπέας είναι απαραίτητα εξαρτήματα. Η ηλιακή συστοιχία στέλνει συνεχές ρεύμα (DC) ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του ελεγκτή φόρτισης στην τράπεζα μπαταριών. Στη συνέχεια, η ισχύς αντλείται από τη συστοιχία μπαταρίας στον μετατροπέα, ο οποίος μετατρέπει το ρεύμα συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συσκευές χωρίς συνεχές ρεύμα. Με τη βοήθεια ενός μετατροπέα, οι συστοιχίες ηλιακών πλαισίων μπορούν να διαμορφωθούν ώστε να ανταποκρίνονται στις πιο απαιτητικές απαιτήσεις ηλεκτρικού φορτίου. Το ρεύμα AC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία φορτίων σε σπίτια ή εμπορικά κτίρια, οχήματα αναψυχής και σκάφη, απομακρυσμένες καμπίνες, εξοχικές κατοικίες ή σπίτια, τηλεχειριστήρια κυκλοφορίας, τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό, παρακολούθηση ροής πετρελαίου και αερίου, RTU, SCADA και πολλά άλλα.
Τα οφέλη των ηλιακών συλλεκτών
Η χρήση ηλιακών συλλεκτών είναι ένας πολύ πρακτικός τρόπος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για πολλές εφαρμογές. Το προφανές θα έπρεπε να είναι η ζωή εκτός δικτύου. Το να ζεις εκτός δικτύου σημαίνει να ζεις σε τοποθεσία που δεν εξυπηρετείται από το κύριο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Τα απομακρυσμένα σπίτια και οι καμπίνες επωφελούνται όμορφα από τα συστήματα ηλιακής ενέργειας. Δεν απαιτείται πλέον η καταβολή τεράστιων τελών για την εγκατάσταση ηλεκτρικών στύλων και καλωδίωσης από το πλησιέστερο κεντρικό σημείο πρόσβασης στο δίκτυο. Ένα ηλιακό ηλεκτρικό σύστημα είναι δυνητικά λιγότερο ακριβό και μπορεί να παρέχει ενέργεια για πάνω από τρεις δεκαετίες εάν συντηρηθεί σωστά. Εκτός από το γεγονός ότι τα ηλιακά πάνελ καθιστούν δυνατή τη ζωή εκτός δικτύου, ίσως το μεγαλύτερο όφελος που θα απολάμβανες από τη χρήση της ηλιακής ενέργειας είναι ότι είναι και καθαρή και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Με την έλευση της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής, έχει γίνει πιο σημαντικό να κάνουμε ό,τι μπορούμε για να μειώσουμε την πίεση στην ατμόσφαιρά μας από τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Τα ηλιακά πάνελ δεν έχουν κινούμενα μέρη και απαιτούν λίγη συντήρηση. Είναι στιβαρά κατασκευασμένα και διαρκούν για δεκαετίες όταν συντηρούνται σωστά. Τελευταίο, αλλά εξίσου σημαντικό, από τα πλεονεκτήματα των ηλιακών συλλεκτών και της ηλιακής ενέργειας είναι ότι, από τη στιγμή που ένα σύστημα έχει πληρώσει για το αρχικό κόστος εγκατάστασης, η ηλεκτρική ενέργεια που παράγει για το υπόλοιπο της διάρκειας ζωής του συστήματος, που θα μπορούσε να είναι έως και 15-20 χρόνια ανάλογα με την ποιότητα του συστήματος, είναι εντελώς δωρεάν! Για τους ιδιοκτήτες συστημάτων ηλιακής ενέργειας που συνδέονται με το δίκτυο, τα οφέλη ξεκινούν από τη στιγμή που το σύστημα έρχεται στο διαδίκτυο, εξαλείφοντας πιθανώς τους μηνιαίους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος ή, και αυτό είναι το καλύτερο μέρος, κερδίζοντας πραγματικά πρόσθετο εισόδημα στον ιδιοκτήτη του συστήματος από την ηλεκτρική εταιρεία. Πως? Εάν χρησιμοποιείτε λιγότερη ενέργεια από αυτή που παράγει το ηλιακό σας ηλεκτρικό σύστημα, αυτή η πλεονάζουσα ισχύς μπορεί να πωληθεί, μερικές φορές με υψηλό κόστος, στην εταιρεία παροχής ηλεκτρικών ειδών σας! Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές και πλεονεκτήματα από τη χρήση ηλιακών συλλεκτών για τη δημιουργία των αναγκών σας σε ηλεκτρική ενέργεια – πάρα πολλά για να τα αναφέρουμε εδώ. Αλλά καθώς περιηγείστε στον ιστότοπό μας, θα αποκτήσετε μια καλή γενική γνώση για το πόσο ευέλικτη και βολική μπορεί να είναι η ηλιακή ενέργεια.