Ο ιστιοτοπος αυτός δημιουργήθηκε για την προώθηση πληροφοριών που αφορούν κάθε τύπο
μπαταρίας (αυτοκινήτου, μοτοσυκλέτας, σκάφους, φωτοβολταϊκών συστημάτων
και άλλων εφαρμογών) .
Επίσης θα παραθέτονται τιμές, αξιολογήσεις τεχνικές προδιαγραφές καθώς και κάθε νέο που αφορά τις μπαταρίες.
Επίσης θα παραθέτονται τιμές, αξιολογήσεις τεχνικές προδιαγραφές καθώς και κάθε νέο που αφορά τις μπαταρίες.
Υπολογισμός κατανάλωσης φωτοβολταϊκού συστήματος.
ΑπάντησηΔιαγραφήΚάθε συσκευή έχει πάνω της μια μικρή ετικέττα που αναγράφει την ηλεκτρική κατανάλωση της συσκευής σε Watt. Για παράδειγμα, μια μικρή τηλεόραση μπορεί να γράφει 50 Watt. Αυτό σημαίνει ότι η παραπάνω ηλεκτρική συσκευή θα καταναλώνει σε πλήρη λειτουργία 50 watt για κάθε ώρα που θα λειτουργεί. Αν θέλουμε λοιπόν να λειτουργούμε αυτή τη συσκευή για 4 ώρες καθημερινά, τότε θα καταναλώνει 200 Watt/hours (βατ/ώρες) κάθε μέρα (50W επί 4 ώρες = 200W/h).
Με αυτό τον τρόπο υπολογίζουμε την ημερήσια κατανάλωση σε Watt/hours για κάθε συσκευή που σκοπεύουμε να λειτουργούμε και στο τέλος αθροίζουμε όλες αυτές τις ημερήσιες καταναλώσεις των επιμέρους συσκευών, για να βρούμε τη συνολική κατανάλωση σε Watt/hours ανά 24ωρο όλων των συσκευών μαζί. Αυτή τη συνολική κατανάλωση θέλουμε να καλύψουμε με το φωτοβολταϊκό σύστημα.
Ας υποθέσουμε λοιπόν ότι με τον παραπάνω τρόπο υπολογίσαμε ότι όλες μαζί οι συσκευές μας θα καταναλώνουν 1.200 Watt/hours κάθε 24ωρο. Ας δούμε πόσα πάνελ χρειάζονται και πόσοι συσσωρευτές (μπαταρίες) οι οποίοι θα αποθηκεύουν την ενέργεια που θα παράγουν τα πάνελ.
Υπολογισμός ισχύος των φωτοβολταϊκών πάνελ. Για να βρούμε την απαιτούμενη ισχύ των πάνελ, διαιρούμε τη συνολική ημερήσια κατανάλωση όλων των συσκευών δια 5 (ή δια 3,5 αν είναι και για χειμερινή χρήση). Στο παραπάνω παράδειγμα που υπολογίσαμε ότι όλες οι συσκευές μας θα καταναλώνουν 1.200 Watt/hours ανά 24ωρο, χρειάζονται 1.200W/h δια 5 = 240 Watt/p ισχύος σε φωτοβολταϊκά πάνελ (για άνοιξη-καλοκαίρι-φθινόπωρο).
Υπολογισμός χωρητικότητας συσσωρευτών, οι οποίοι πρέπει να είναι βαθιάς εκφόρτισης. Για να βρούμε την απαιτούμενη χωρητικότητα των 12βολτων συσσωρευτών, διαιρούμε πάλι τη συνολική κατανάλωση όλων των συσκευών δια 12. Στο παραπάνω παράδειγμα που υπολογίσαμε ότι όλες οι συσκευές μας θα καταναλώνουν 1.200 Watt/hours ανά 24ωρο, χρειάζονται 1.200W/h δια 12V = 100 ΑΗ (αμπερώρια) χωρητικότητας συσσωρευτών.
Επειδή όμως δεν επιτρέπεται να εκφορτίζονται πλήρως οι συσσωρευτές, διπλασιάζουμε την παραπάνω χωρητικότητα, άρα στο συγκεκριμένο παράδειγμα απαιτούνται 200ΑΗ χωρητικότητας σε 12βολτους συσσωρευτές. Όσο μεγαλύτερη από την απαιτούμενη χωρητικότητα επιλέγουμε, τόσο το καλύτερο για τη διάρκεια ζωής των συσσωρευτών. Μπορούμε να συνδέσουμε μεταξύ τους παράλληλα όσους συσσωρευτές χρειάζονται για πετύχουμε τη χωρητικότητα που θέλουμε.
Για να προβλέψουμε και για κάποιες - αναπόφευκτες - απώλειες του συστήματος, πρέπει να αυξήσουμε τα παραπάνω μεγέθη φωτοβολταϊκών και μπαταριών κατά 15% έως και πάνω από 40%, ανάλογα με τα υποσυστήματα που θα χρησιμοποιήσουμε.
Οι Ηλεκτρικοί συσσωρευτές . (Batteries).
ΔιαγραφήΟι ηλεκτρικοί συσσωρευτές (μπαταρίες) παρέχουν την δυνατότητα αποταμίευσης τηςηλεκτρικής ενέργειας, μετατρέποντάς την σε χημική, για να την αποδώσουν οποιαδήποτε στιγμή χρειαστεί στην αρχική της μορφή δίνοντας έτσι την λύση στο πρόβλημα της συχνής ασυμφωνίας
ζήτησης και παροχής της ηλεκτρικής ενέργειας.
Η ηλεκτρική ενέργεια είναι αποτέλεσμα μιας αυθόρμητης χημικής αλλαγής (δηλαδή μιας αντίδρασης redox με αρνητική ελεύθερη ενέργεια) μέσα στο συσσωρευτή.
Η δομική ηλεκτροχημική μονάδα του συσσωρευτή είναι το στοιχείο (cell) που συνίσταται από μια θετική και μια αρνητική πλάκα, βυθισμένες σε ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη και περιέχονται σε ένα δοχείο.
Για κάθε εφαρμογή είναι απαραίτητα τα χαρακτηριστικά του συσσωρευτή που θα καθορίσουν τις απαιτήσεις στις ηλεκτροδιακές αντιδράσεις και θα ορίσουν το σχέδιο του κελιού. Το ενεργό υλικό από την θετική και την αρνητική πλάκα είναι ένας συνδυασμός υλικών τα οποία είναι και οι βασικοί συντελεστές της ηλεκτροχημικής αντίδρασης μέσα στη κυψελίδα. Η ποσότητα του ενεργού υλικού μέσα στη μπαταρία είναι ανάλογη της χωρητικότητάς της.
Tα πιο συνηθισμένα είδη συσσωρευτών:
Lead-Acid (μολύβδου-οξέος)
(αυτοκίνητα, επικουρικά συστήματα αναμονής, βιομηχανία)
Nickel-Cadmium (νικελίου-καδμίου)
(επικουρικά συστήματα αναμονής, βιομηχανία, φωτισμός τραίνων, εκκίνηση μηχανών αεροπλάνων )
Nickel-Iron (νικελίου–σιδήρου)
Nickel-Hydrid (νικελίου–υδριδίου)
Λιθίου
Pb-Sd (μολύβδου-αντιμονίου).
Αργύρου-Ψευδαργύρου
( μικρές φορητές πηγές ενέργειας όπως φακοί, ραδιόφωνα, παιχνίδια)
Redox
( με υψηλό βαθμό απόδοσης και υψηλό αριθμό κύκλων λειτουργίας(16.000) για μεγάλα συστήματα, επαναφορτίζονται και ηλεκτρικά αλλά και μηχανικά ενώ μπορούν να εκφορτιστούν τελείως χωρίς πρόβλημα).
Συγκεκριμένα για τα φωτοβολταϊκά συστήματα, όπου οι ανάγκες της κατανάλωσης δε συμβαδίζουν συχνά με τις ώρες παραγωγής και την παραγόμενη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας, περισσότερο κατάλληλοι είναι οι συσσωρευτές που μπορούν να υποστούν βαθιά εκφόρτιση χωρίς να αλλοιώνεται η χωρητικότητά τους και να μειώνεται διαρκώς ο χρόνος ζωής τους.
Οι συσσωρευτές που χρησιμοποιούνται είναι επαναφορτιζόμενοι και κατηγοριοποιούνται ως δευτερογενείς συσσωρευτές (μολύβδου) σε αντιδιαστολή με τους πρωτογενείς οι οποίοι έχουν ήδη αποθηκευμένη
χημική ενέργεια και δεν μπορούν να επαναφορτιστούν (ορισμένοι
λιθίου).
Στους επαναφορτιζόμενους συσσωρευτές ανήκουν εκτός από τους μολύβδου-οξέος και οι νικελίου-καδμίου, νικελίου-σιδήρου και ορισμένοι
λιθίου επαναφορτιζόμενοι .
Αν χρησιμοποιούμε το σύστημα καθημερινά και το χειμώνα, τότε διπλασιάζουμε ή τριπλασιάζουμε τα μεγέθη ΚΑΙ των φωτοβολταϊκών ΚΑΙ των συσσωρευτών που υπολογίσαμε παραπάνω, για να έχουμε 2 έως 4 ημέρες αντίστοιχα αυτονομίας σε περίπτωση συνεχόμενων ημερών συννεφιάς. Για τις ημέρες μετά από αυτές που έχουμε αυτονομία, πρέπει να έχουμε προμηθευτεί και μια ηλεκτρογεννήτρια βενζίνης πάνω στην οποία θα συνδέουμε έναν φορτιστή μπαταριών μολύβδου.
ΑπάντησηΔιαγραφήΗ ηλεκτρογεννήτρια θα λειτουργεί κάθε πρωί για περίπου 5 ώρες ώστε ο φορτιστής να φορτίσει περίπου μέχρι το 80% της χωρητικότητάς τους τις μπαταρίες. Έτσι θα έχουν αρκετή ενέργεια για όλο το 24ωρο. Αυτό θα συνεχίζεται καθημερινά μέχρι να υπάρξει πάλι ημέρα με καλή ηλιοφάνεια, ώστε τα φωτοβολταϊκά πάνελ να φορτίσουν ξανά τις μπαταρίες.
Υπολογισμός μεγέθους ρυθμιστή φόρτισης. Για να ολοκληρωθεί το φωτοβολταϊκό σύστημα, απαιτείται κι ένας ρυθμιστής φόρτισης. Για να βρούμε το απαιτούμενο μέγεθος ενός ρυθμιστή φόρτισης, διαιρούμε απλά την συνολική ισχύ των πάνελ δια 12 (αν το σύστημα είναι στα 12V ονομαστικά) ή δια 24 (αν το σύστημα είναι στα 24V ονομαστικά). Έτσι, στο παραπάνω παράδειγμα, με πάνελ συνολικής ισχύος 240Wp δια 12V μας δίνει ρυθμιστή (τουλάχιστον) 20Α.
Υπολογισμός ισχύος και επιλογή inverter 230V. Οι συσσωρευτές δίνουν συνεχές ρεύμα 12V. Αν έχουμε και συσκευές που απαιτούν 230 Volt (όπως το ρεύμα του δικτύου στα σπίτια μας), τότε χρειαζόμαστε και έναν inverter 230V. Η απαιτούμενη ισχύς που πρέπει να υποστηρίζει ο inverter καθορίζεται από την συνολική ισχύ σε Watt όλων των συσκευών που ενδέχεται να λειτουργήσουν ταυτόχρονα.
Αν λοιπόν έχουμε για παράδειγμα μια τηλεόραση LCD 50W και έναν φορητό υπολογιστή 50W τότε χρειαζόμαστε (θεωρητικά) έναν inverter 100W, για σιγουριά όμως και ασφάλεια όπως και κάλυψη μελλοντικών αναγκών προτιμούμε γύρω στα 500W. Επειδή όμως πολλές συσκευές απαιτούν κατά την εκκίνησή τους πολλαπλάσια ισχύ από την αναγραφόμενη, επιλέγουμε inverter με τουλάχιστον 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη ισχύ (πχ για ένα ψυγείο 100W επιλέγουμε inverter 1.000W).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ inverter καθαρού ημίτονου και inverter τροποποιημένου ημίτονου;
ΑπάντησηΔιαγραφήΟ inverter καθαρού ημίτονου παράγει "καθαρότερο" ρεύμα, καλύτερο ακόμη και από αυτό του δικτύου που έχουμε στα σπίτια μας, με αποτέλεσμα να λειτουργούν οι συσκευές μας αποδοτικότερα, με χαμηλότερη κατανάλωση έως και 20% και χωρίς φθορά.
Αν και ακριβότεροι, τους συστήνουμε χωρίς καμία επιφύλαξη. Ο inverter τροποποιημένου ημίτονου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπου οι συσκευές δεν λειτουργούν για πολύ ώρα και καθημερινά.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ απλού ρυθμιστή φόρτισης και ρυθμιστή φόρτισης τύπου MPPT;
Ένας ρυθμιστής τύπου MPPT (Maximum Power Point Tracking) εκμεταλλεύεται σχεδόν όλη τη διαθέσιμη ισχύ των πάνελ με αποτέλεσμα να αποδίδει έως και 30% περισσότερο από τους απλούς ρυθμιστές.
Οι απλοί ρυθμιστές, απλά ρυθμίζουν την τάση σε ένα σταθερό σημείο χάνοντας την επιπλέον ισχύ που παράγουν τα πάνελ αρκετές ώρες της ημέρας.
Έτσι ενώ έχουμε πληρώσει για πάνελ 100 Watt/p, στην πράξη εκμεταλλευόμαστε μόνο τα 70 έως 80 Watt/p εάν χρησιμοποιούμε έναν απλό ρυθμιστή! Γι΄ αυτό προτείνουμε ρυθμιστές φόρτισης τύπου MPPT.
Οι απλοί ρυθμιστές είναι ωστόσο κατάλληλοι για μικρά φωτοβολταϊκά συστήματα, αν η οικονομία έχει μεγαλύτερη σημασία από την πλήρη εκμετάλλευση της διαθέσιμης ισχύος των πάνελ.
Στήριξη των πάνελ
ΑπάντησηΔιαγραφήΣτερεώστε τα πάνελ σταθερά, με ασφάλεια και σύμφωνα με τις ισχύουσες προδιαγραφές και νόμους, διότι μπορεί να παρασυρθούν από τον άνεμο και να προκληθεί ατύχημα.
Προσοχή:
Η σωστή κλίση για μέγιστη απόδοση διαφέρει ανάλογα με την περιοχή και την εποχή του χρόνου.
Ένας γενικός κανόνας είναι ότι η κλίση πρέπει να είναι μικρή το καλοκαίρι (π.χ.
20-25 μοίρες γωνία με το επίπεδο έδαφος) και να μεγαλώνει όσο χειμωνιάζει (μέχρι και 50 - 60 μοίρες).
Το ιδανικό είναι να πέφτουν οι ακτίνες του ήλιου κάθετα πάνω στα φωτοβολταϊκά
στοιχεία του πάνελ.
Επειδή δεν είναι εύκολη η αλλαγή κλίσης κάθε λίγες ημέρες, επιλέγουμε μια κλίση που εξυπηρετεί καλύτερα την περίοδο που θα χρησιμοποιείται περισσότερο το σύστημα, ή μια μέση κλίση περίπου 30 μοιρών για όλο το χρόνο.
ΑπάντησηΔιαγραφήΟ ιδανικός προσανατολισμός είναι ο νότιος, αν δεν γίνεται αλλιώς όμως μπορεί να τοποθετηθούν και με ανατολικό ή δυτικό προσανατολισμό θυσιάζοντας ένα σχετικά μικρό μέρος της απόδοσής τους.
Πως συνδέονται τα πάνελ με τα καλώδια και τους συνδέσμους MC4
ΑπάντησηΔιαγραφήΠαράλληλα:
Συνδέοντας τα φωτοβολταϊκά πλαίσια με τα καλώδια και τους συνδέσμους
MC4 παράλληλα. Αυτό γίνεται όταν δεν θέλουμε να αυξήσουμε την τάση (η οποία έτσι παραμένει όση είναι η τάση του ενός πλαισίου). Έτσι λοιπόν, αν η
τάση του κάθε πάνελ είναι 12V τότε και η τάση του συνολικού συστήματος που
απεικονίζεται είναι 12V (προστίθενται μόνο τα Ampere):
Σε σειρά:
Συνδέοντας τα φωτοβολταϊκά πλαίσια με τα καλώδια και τους συνδέσμους MC4
σε σειρά ανά δύο και μετά αυτά τα ζευγάρια παράλληλα μεταξύ τους.
Αυτό γίνεται όταν θέλουμε να αυξήσουμε και την τάση (η οποία διπλασιάζεται αφού συνδέουμε δύο πάνελ σε σειρά) αλλά θέλουμε να αυξήσουμε και την
ένταση (ταAmpere)
. Έτσι λοιπόν , αν η τάση του κάθε πάνελ είναι 12V τότε η τάση του συνολικού συστήματος που απεικονίζεται είναι 24V (προστίθενται και τα Volt αλλά και τα
Ampere) .
Καθώς οι έρευνες γύρω από τα φωτοβολταϊκά συνεχίζονται ανελλιπώς όλο και νέες τεχνολογίες αναπτύσσονται με μοναδικό στόχο την αύξηση του βαθμού απόδοσης της φωτοβολταϊκής μετατροπής στο μέγιστο με απλούς & oικονομικούς τρόπους.
ΑπάντησηΔιαγραφήΓενικά, θεωρείται ότι οι παραδοσιακές φωτοβολταϊκές τεχνολογίες δεν είναι
αποδοτικές διότι αποτυγχάνουν να συλλέξουν πολύ μεγάλο ποσοστό του διαθέσιμου ηλιακού ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Αξίζει να αναφερθεί εδώ ότι πρόσφατα η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου του Μισούρι ανέπτυξε ένα λεπτό, εύκαμπτο φύλλο νανοκεραιών (nantennas), οι οποίες εκτός από το φως, μπορούν ακόμα να συλλέγουν τη θερμότητα που παράγεται από βιομηχανικές διαδικασίες και την μετατρέπουν άμεσα σε ηλεκτρική.
Φιλοδοξία των επιστημόνων είναι να εφαρμόσουν την τεχνολογία σε μια συσκευή εξοπλισμένη με νανοκεραίες οι οποίες στραμμένες απευθείας προς τον ήλιο θα
συλλέγουν την υπέρυθρη ακτινοβολία του ηλιακού φάσματος.
Άλλη μια σημαντική έρευνα που εκπονήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ και αξίζει να σημειωθεί είναι μια νέα ηλιακή κυψέλη, ικανή να αυξήσει την αποδοτικότητα των φωτοβολταϊκών κατά 25% , συγκριτικά με τα συμβατικά πάνελ σιλικόνης.
Όπως ανακοινώθηκε, οι Βρετανοί ερευνητές ανέπτυξαν μια υβριδική ηλιακή κυψέλη, που μπορεί να μετατρέψει το 44% του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, δηλαδή 25% περισσότερο συγκριτικά με τις συμβατικές ηλιακές κυψέλες.
Οι ηλιακές κυψέλες μετατρέπουν το φως του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια.
Μέσω ημιαγώγιμων υλικών, όπως η σιλικόνη, απορροφούν ενέργεια από τα σωματίδια του φωτός, που ονομάζονται φωτόνια, και τροφοδοτούν τα ηλεκτρόνια για την παραγωγή ηλεκτρισμού.
Το πρόβλημα είναι ότι τα πάνελ σιλικόνης δενμπορούν να απορροφήσουν όλη την ενέργεια του φωτονίου, με αποτέλεσμα μεγάλο μέρος να χάνεται.
Συνήθως μια ηλιακή κυψέλη παράγει ένα ηλεκτρόνιο για κάθε φωτόνιο που αιχμαλωτίζεται .
Η απόδοση της Φ/Β μετατροπής ορίζεται ως η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς που παράγεται από τα φωτοβολταϊκά κύτταρα που χωρίζονται από την ενέργεια των φωτονίων .
ΑπάντησηΔιαγραφήΗ εκτίμηση της απόδοσης των φωτοβολταϊκών κυττάρων απαιτεί την μέτρηση του ρεύματος ως λειτουργία της ηλεκτρικής τάσης, της θερμοκρασίας, της έντασης της ταχύτητας του ανέμου και της ακτινοβολίας του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
A. συντελεστής ωμικών απωλειών στη γραμμή σύνδεσης του φ/β συστήματος με το δίκτυο:
επιλέγουμε τέτοια διάμετρο καλωδίου ώστε οι ωμικές αντιστάσεις των καλωδίων να είναι της τάξης του 2%.
B. Η αντίσταση του κυκλώματος:
Η ισχύς που παράγεται από το φ/β στοιχείο και αποδίδεται στην αντίσταση RL.
Η αποδιδόμενη ισχύς γίνεται προφανώς μέγιστη για μια ορισμένη τιμή της αντίστασης RL=Rm,
που αντιστοιχεί στο Σημείο Μέγιστης Ισχύος.
C. Ο συντελεστής γήρανσης του φ/β στοιχείου:
τα φ/β στοιχεία με την πάροδο του χρόνουπαρουσιάζουν σημάδια φθοράς, τα οποία οδηγούν σε ελάττωση της συνολικής τους ισχύος.
Τα σύγχρονα φ/β πλαίσια έχουν ένα βαθμό μείωσης της απόδοσης τους της
τάξης του 0,8% ετησίως (οι κατασκευαστές δηλώνουν ότι εξασφαλίζουν το 80%
της αποδοτικότητάς τους μετά την παρέλευση 25ετίας).
D. Oπτικές ενεργειακές απώλειες:
οι οπτικές απώλειες οφείλονται σε πολλούς παράγοντες.
Οι κυριότεροι από αυτούς είναι:
α) η διαφοροποίηση ανακλαστικότητας του φ/β πλαισίου σε σχέση με την αντίστοιχη σε εργαστηριακές συνθήκες ελέγχου, με μέση ετήσια τιμή των απωλειών αυτών ~3%,
β) οι απώλειες διαφοροποίησης της πόλωσης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας
με μέση ετήσια απώλεια ~2%,
γ) η καθαρότητα του πλαισίου με ~1,5% μέση ετήσια απώλεια.
Ένας αντιπροσωπευτικός μέσος ετήσιος συντελεστής οπτικών απωλειών κυμαίνεται ανάλογα με την καθαρότητα της επιφάνειας του φ/β πλαισίου από 7%~10%.
E. Η δίοδος αντεπιστροφής:
εμποδίζει την εκφόρτιση του ηλεκτρικού συσσωρευτή διαμέσου του φ/β πλαισίου, όταν αυτό δεν φωτίζεται κατά τις νυχτερινές ώρες.
Είναι εγκατεστημένη στο πλαίσιο από τον κατασκευαστή σε όλα τα πλαίσια, ανεξαρτήτως εάν αυτά θα χρησιμοποιηθούν για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας απευθείας στο δίκτυο ή θα την αποθηκεύσουν σε συσσωρευτές.
Έτσι θα πρέπει να λαμβάνεται πάντα υπόψη ανεξάρτητα της μικρής τιμής της ~1%.