Πέμπτη, 12 Ιανουαρίου 2012

ΑΦΙΕΡΩΜΑ ΣΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΟΙΚΙΑΚΗΣ ΧΡΗΣΗΣ (3ο ΜΕΡΟΣ)


Συνέχεια αφιερώματος στα φωτοβολταϊκά συστήματα για οικιακή χρήση (προηγούμενες δημοσιεύσεις:
 ΕΙΣΑΓΩΓΗ http://eleftheroiellines.blogspot.com/2012/01/blog-post_09.html 


7. ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΗΣ ΟΙΚΙΑΚΗΣ ΧΡΗΣΗΣ 



7.1 Σπίτι χωρίς ΔΕΗ

Οικολογικό σπίτι

Είναι ακόμη ασύμφορο να καλύψουμε ΟΛΕΣ τις ανάγκες μιας ΚΥΡΙΑΣ κατοικίας με φωτοβολταϊκά. Κι αυτό γιατί η KWh της ΔΕΗ είναι κατά πολύ φθηνότερη από αυτή που προκύπτει από το κόστος των απαιτούμενων φωτοβολταϊκών. Ακόμη κι αν υποθέσουμε πως καλύπτουμε όλες τις ανάγκες για ζεστό νερό με ηλιακό θερμοσίφωνα και την κουζίνα με αέριο, παραμένουν οι ανάγκες για ψύξη και θέρμανση του χώρου.
Μπορείς βέβαια να κατασκευάσεις ένα οικολογικο σπιτι που θα έχει μειωμένες ανάγκες ψύξης και θέρμανσης. Το κόστος κατασκευής για ένα οικολογικό σπίτι θα είναι αρκετά υψηλότερο, αλλά θα γίνει απόσβεση από το μειωμένο κόστος διαχείρησης σε βάθος 20ετίας.
Τι μπορεί να γίνει; Κατ' αρχήν ξεκίνησε με την εξοικονόμηση ενέργειας με λαμπτηρες οικονομίας, μόνωση κλπ:
  1. Πολύ καλύ μόνωση στους τοίχους και τα παράθυρα (π.χ. με διπλά κρύσταλλα). Τέντες, σκίαστρα κλπ.
  2. Λαμπτήρες οικονομίας για οικονομία στις λάμπες για φωτισμό.
  3. Συσκευές (ψυγείο, πλυντήριο κλπ) ενεργειακού τύπου Α, όσο το δυνατόν χαμηλότερης κατανάλωσης.
  4. Ηλιακός θερμοσίφωνας για ζεστό νερό, κουζίνα με αέριο.
  5. Ορθολογική χρήση συσκευών, αποφυγή σπατάλης.
Μόνο τα παραπάνω, θα εξασφαλίσουν για το σπίτι σου εξοικονόμηση ενέργειας πάνω από 50% !!!

Μετά, υπολόγισε τις ανάγκες σου σε ηλεκτρισμό (πόσες κιλοβατώρες το μήνα θα καταναλώνεις) και αποφάσισε σε τι ποσοστό θέλεις να τις καλύπτεις από φωτοβολταϊκά.
Ένα μέσο ελληνικό σπίτι με ηλιακό θερμοσίφωνα και λαμπτήρες οικονομίας αλλά και με air condition, καυστήρα πετρελαιου και ηλεκτρική κουζίνα, καταναλώνει περίπου 350-450 KWh μήνα (κόστος περίπου 40 ευρώ). Χωρίς ηλεκτρική κουζίνα και air condition καταναλώνει περίπου 250-300 KWh.
Για να παραχθούν 250 KWh το μήνα από φωτοβολταϊκά απαιτούνται περίπου 12 πάνελ φωτοβολταϊκών των 180 watt το καθένα συν τους συσσωρευτές και τα παρελκόμενα. Μαζί με την εγκατάσταση, το κόστος φθάνει περίπου στα 17.000 έως 22.000 ευρώ, ανάλογα με τους συσσωρευτές που θα χρησιμοποιηθούν.
Εάν το σπίτι δεν έχει καθόλου σύνδεση με τη ΔΕΗ, πρέπει να επενδύσουμε σε μεγαλύτερο σύστημα ή σε μικτό σύστημα με ανεμογεννήτρια για να έχουμε μερικές μέρες αυτονομίας σε περίπτωση έντονης και συνεχόμενης για μέρες συννεφιάς. Χρήσιμη είναι σε αυτές τις περιπτώσεις και μια γεννήτρια καυσίμου για ακραίες περιπτώσεις.
Αν πάλι έχουμε σύνδεση με τη ΔΕΗ τότε σε αυτές τις περιπτώσεις γίνεται μετάπτωση στο δίκτυο για ρεύμα από τη ΔΕΗ. Επιπλέον, δεν χρειαζόμαστε συσσωρευτές οπότε το παραπάνω κόστος μιας οικιακής φωτοβολταϊκής εγκατάστασης μειώνεται ως και 30%.
Η τελευταία λύση είναι και η προτεινόμενη για μια κύρια κατοικία με όλες τις σύγχρονες ανέσεις. Σε μια εξοχική κατοικία, θα μπορούσαμε με μερικούς απλούς συμβιβασμούς και αρκετά φθηνότερα, να αποφύγουμε τελείως τη ΔΕΗ μαζί με όλα τα πάγια και τα τέλη προς τρίτους που αυτή συνεπάγεται...


7.2 ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Φ/Β ΣΕ ΚΤΙΡΙΑ
Τα Φ/Β μπορούν να τοποθετηθούν σε οικόπεδα, στέγες(επίπεδες ή κεκλιμένες)ή και σε προσόψεις κτιρίων. Παρέχονται σε διάφορα μεγέθη και μπορούν π.χ. να υποκαταστήσουν τμήμα μιας κεραμοσκεπής (μειώνοντας αντίστοιχα και το κόστος) ή τα υαλοστάσια σε μια πρόσοψη ή να χρησιμοποιηθούν σαν φωταγωγοί(skylights).Ηδη παράγονται και Φ/Β κεραμίδια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θέση των κανονικών κεραμιδιών. Τα Φ/Β μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως σκίαστρα πάνω από παράθυρα(βοηθώντας έτσι και στη μείωση των εξόδων κλιματισμού).Επίσης σε πέργκολες και στέγαστρα χώρων στάθμευσης.
Παρέχονται σε διάφορα χρώματα(κατόπιν παραγγελίας)και σε διάφορα πάχη διαφάνειας για ειδικές αρχιτεκτονικές εφαρμογές. Διατίθενται επίσης σήμερα διαφανή Φ/Β, για προσόψεις εμπορικών κτιρίων, με θερμομονωτικές ιδιότητες αντίστοιχες με αυτές των υαλοστασίων χαμηλής εκπεμψιμότητας (low-e)που επιτυγχάνουν πέραν της ηλεκτροπαραγωγής και εξοικονόμηση ενέργειας 15-30% σε σχέση με κτίριο με συμβατικά υαλοστάσια.

Για την τοποθέτηση των Φ/Β πλαισίων σε ένα κτίριο, υπάρχουν 4 βασικοί τρόποι:


 α)Τοποθέτηση σε κεκλιμένα στηρίγματα,
 β)Τοποθέτηση σε ειδική βάση προσαρμοζόμενη στο εξωτερικό του κελύφους,
γ)Απ’ ευθείας τοποθέτηση και δ)Ενσωμάτωση των Φ/Β στο κέλυφος του κτιρίου.
Τα Φ/Β μπορεί να είναι με ή χωρίς πλαίσιο(συνήθως από αλουμίνιο).Τα πρώτα χρησιμοποιούνται σε κεκλιμένες στέγες(ενσωματωμένα ή πρόσθετα) ή σε επίπεδες οροφές, ενώ τα δεύτερα σε προσόψεις(σαν κοινός υαλοπίνακας) ή τοιχώματα.

Διάφορες δυνατότητες τοποθέτησης Φ/Β συστημάτων πάνω σε ένα κτίριο φαίνονται στο επόμενο σχήμα.






































Παρακάτω βλέπετε φωτογραφίες από διάφορες εγκαταστάσεις Φ/Β συστημάτων στον κτιριακό τομέα:






7.3 ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ

1.Σκίαση
Πρέπει να υπάρχει επαρκής ελεύθερος και ασκίαστος χώρος. Χονδρικά απαιτούνται 8 μ2/KW για μονοκρυσταλλικά Φ/Β, 10μ2 για πολυκρυσταλλικά και περίπου το διπλάσιο για τα άμορφα.

2.Προσανατολισμός
Τα Φ/Β πρέπει να έχουν Νότιο προσανατολισμό. Αν τοποθετηθούν σε κάθετη επιφάνεια, ο προσανατολισμός είναι καλύτερα να είναι Νοτιοανατολικός ή Νοτιοδυτικός. Αν είναι κεκλιμένα, μια μεγαλύτερη ποικιλία προσανατολισμών θα δίνει ανεκτά ενεργειακά αποτελέσματα. Ο Βόρειος προσανατολισμός πρέπει οπωσδήποτε να αποφεύγεται.

3.Κλίση
Μιά κεκλιμένη Φ/Β μονάδα θα δέχεται περισσότερο φως από μία κατακόρυφη. Κάθε γωνία μεταξύ της ορθής και αυτής των 150 μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Οι 15ο προτείνονται για να επιτρέπουν στη βροχή να ξεπλένει τη σκόνη. Η βέλτιστη γωνία είναι 30-40ο για ένα Φ/Β που βλέπει Νότια. Κανονικά πρέπει να είναι ίση με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου στον οποίο εγκαθίσταται.

4.Υπαρξη κατάλληλου χώρου για τα ηλεκτρικά συστήματα και τις μπαταρίες.

5.Βάρος (αν τοποθετηθεί σε στέγη)
Ενα πλήρες Φ/Β ζυγίζει 15-20 kg/m2.Αυτό δεν αποτελεί κάποιο ιδιαίτερο πρόβλημα, αλλά καλό είναι να το γνωρίζουμε και να ληφθεί υπ’ όψη.

6.Αερισμός
Η αύξηση της θερμοκρασίας ελαττώνει την απόδοση, γι’ αυτό η πίσω μεριά του Φ/Β πρέπει να αερίζεται επαρκώς.

7.4 ΜΕΓΕΘΟΣ ΕΝΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ


Αναφέραμε πριν ότι στην Ελλάδα ένα Φ/Β σύστημα μπορεί να δώσει 1100-1500 KWH/έτος /KW.Αυτό σημαίνει ότι σε γενικές γραμμές ένα αυτόνομο Φ/Β 2-3 KW εγκατεστημένης ισχύος, μπορεί να καλύψει τις ανάγκες μιας τριμελούς οικογένειας. Παίζει όμως πολύ σημαντικό ρόλο ,το πώς θα χρησιμοποιηθεί αυτή η ενέργεια και πού. Παίζει ρόλο επίσης ,αν το σπίτι χρησιμοποιείται σαν κύρια κατοικία ή εξοχικό, η περιοχή που βρίσκεται, ο αριθμός των ατόμων που κατοικούν και οι ώρες που βρίσκονται στο σπίτι, ακόμα και οι συνήθειές τους.
Παρακάτω βλέπουμε ένα πίνακα με τυπικές ισχείς (W) και μηνιαίες καταναλώσεις (KWH) διαφόρων οικιακών συσκευών:
Σε περίπτωση διασυνδεμένου συστήματος, δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα. Το δίκτυο καλύπτει πάντα τη ζήτηση αιχμής μιας κατοικίας. Αλλά στα αυτόνομα συστήματα, θα πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψη οι επί μέρους καταναλώσεις, σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα. Βέβαια, μεγάλες καταναλώσεις(κουζίνα, φούρνος, θερμοσίφωνας) θα πρέπει να καλύπτονται με άλλο τρόπο (π.χ αέριο για την κουζίνα, ηλιακός θερμοσίφωνας για το ζεστό νερό, αβαθής γεωθερμία για θέρμανση-ψύξη κλπ). Ομως ο φωτισμός με λάμπες εξοικονόμησης ενέργειας και η χρήση ηλεκτρονικών συσκευών(υπολογιστές, ηχητικά συγκροτήματα, ψυγεία, τηλεοράσεις, τηλεπικοινωνίες κλπ)αποτελούν ανάγκες που καλύπτονται εύκολα και οικονομικά με Φ/Β.







7.5 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
Για να υπολογίσουμε ένα Φ/Β σύστημα πρέπει να γνωρίζουμε:


α)τις τιμές ηλιοφάνειας στη θέση που θα εγκατασταθεί, και
β)τις απαιτήσεις φορτίου που θέλουμε να εξυπηρετήσει.
α)Ηλιοφάνεια και «ώρες αιχμής»

Η ηλιοφάνεια δίνεται σε Langleys/day(1 Langley=1 cal/cm2=10 kcal/m2) και οι ημερήσιες τιμές δίνονται ανά μήνα.Για απλοποίηση όμως των υπολογισμών τα Langleys/day μετατρέπονται σε “ώρες αιχμής” διαιρούμενα δια του 0.0116,οπόυ “ώρες αιχμής” είναι ο ισοδύναμος μέσος αριθμός ωρών ηλιοφάνειας ανά ημέρα σε σταθερές συνθήκες.
β)Απαιτήσεις φορτίου- Μέγεθος Φ/Β συστήματος
Οι απαιτήσεις φορτίου εξαρτώνται από την τάση(Volt)και το ρεύμα σε ΑΗ/ημέρα του φορτίου.Ανάλογα με τη απαιτούμενη τάση ή ένταση ,συνδέουμε τα Φ/Β στοιχεία σε σειρά ή παράλληλα αντίστοιχα.Ο συνολικός αριθμός στοιχείων θα είναι το γινόμενο του αριθμού των σε σειρά επί τον αριθμό των παράλληλα συνδεμένων στοιχείων. Αυτά για τα στοιχεία .Για την εκτίμηση του μεγέθους των μπαταριών πολλαπλασιάζουμε το ημερήσιο φορτίο(ΑΗ/ημέρα)με ένα σταθερό αριθμό ημερών αποθήκευσης.


Παράδειγμα
Να υπολογισθεί το Φ/Β σύστημα τροφοδότησης μιάς κατοικίας στην Κρήτη, της οποίας όλες οι ηλεκτρικές καταναλώσεις έχουν συνολική ισχύ 1150 W και λειτουργούν κατά μέσο όρο 10Η.
Λύση
α) Το ημερήσιο φορτίο της κατοικίας θα είναι:
(1150W/230V)x10H=50 AH / ημέρα.
β)Η μέση ηλιοφάνεια της Κρήτης είναι 383Χ 0.00116=4.4 ώρες /ημέρα.
γ)Θα χρησιμοποιήσουμε στοιχεία με ονομαστική τάση 12V και ρεύμα 2 Α.
δ)Για να πάρουμε τα 230V της κατοικίας, συνδέουμε σε σειρά:
τάση συστήματος / τάση στοιχείων=230/12=19 στοιχεία.

ε)
Το φορτίο που παράγεται από κάθε στοιχείο θα είναι:

ώρες αιχμής Χ ρεύμα στοιχείου = 4,4 Η /ημέρα Χ2 Α=8,8 ΑΗ /ημέρα
Αρα, αριθμός στοιχείων παράλληλα :50 ΑΗ /ημέρα :8,8 ΑΗ/ημέρα=6 στοιχεία
Ολικός αριθμός στοιχείων:19Χ6=114
Μέγεθος μπαταριών:20 ημέρεςΧ50 ΑΗ/ημέρα=1000 ΑΗ.

7.6 ΚΟΣΤΟΣ ΕΝΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
Στις επόμενες σελίδες παραθέτουμε ορισμένες αυτόνομες λύσεις(με τιμές τιμοκαταλόγου) από δύο εταιρείες που δραστηριοποιούνται στο χώρο των Φ/Β, τις εταιρείες PHOTOVOLTAIC και ATE-SOLION ,που μας δίνουν ένα μέγεθος του κόστους διαφόρων εφαρμογών Φ/Β. Τα διασυνδεμένα συστήματα, όταν επιτέλους θα ξεκινήσουν να εφαρμόζονται και στον οικιακό τομέα στην Ελλάδα, θα είναι αρκετά φθηνότερα, εφ’ όσον δεν θα απαιτούν την αγορά μπαταριών. Επίσης η λειτουργία εγχώριου εργοστάσιου παραγωγής Φ/Β πλαισίων στο Κιλκίς, αναμένεται να μειώσει ακόμη περισσότερο το κόστος των συστημάτων.
Αναφέρουμε ενδεικτικά, ότι για μικρά(λίγων KW) διασυνδεμένα συστήματα το κόστος είναι σήμερα στην Ελλάδα 6,5-7,5 €/W(+ ΦΠΑ), ενώ στην Γερμανία 5-6 €/W.
Η κατανομή κόστους των Φ/Β συστημάτων χονδρικά έχει ως εξής:
Φ/Β πλαίσια 40-60%,συσσωρευτές 15-25%,αντιστροφείς 10-15%,υποδομή στήρηξης 10-15% και σχεδιασμός και εγκατάσταση 8-12%.
Οι εγγυήσεις που δίνονται από τις διάφορες εταιρείες είναι:
20-25 χρόνια για τα Φ/Β πλαίσια,2 χρόνια για τον αντιστροφέα,12 μήνες για το σύστημα. 



7.7 Πως υπολογίζω τις ανάγκες σε ηλεκτρισμό;

Ένας απλός τρόπος υπολογισμού της κατανάλωσης σε ρεύμα και του μεγέθους ενός φωτοβολταϊκού συστήματος.

Κάθε συσκευή έχει πάνω της μια μικρή ετικέττα που αναγράφει την ηλεκτρική κατανάλωση της συσκευής. Για παράδειγμα, μια τηλεόραση 21 ιντσών μπορεί να γράφει 220 volt και 0,5 Αμπέρ (Α). Αυτό σημαίνει πως μπορεί να καταναλώσει 220 x 0,5 =110 Watt. Κάποιες συσκευές μπορεί να αναγράφουν μόνο τα 220 volt και όχι Αμπέρ. Σε αυτή την περίπτωση όμως θα αναφέρουν απευθείας τα watt. Στο προηγούμενο παράδειγμα θα βλέπαμε 220 volt και 110 watt.
Αυτό σημαίνει ότι η παραπάνω ηλεκτρική συσκευή θα καταναλώνει σε πλήρη λειτουργία 110 watt για κάθε ώρα που θα λειτουργεί. Στην πράξη μπορεί να καταναλώνει και λιγότερα, αν για παράδειγμα λειτουργεί με χαμηλή φωτεινότητα και σε χαμηλή ένταση ήχου.

1ο βήμα: Εξοικονόμηση ενέργειας

Ένα πράδειγμα είναι οι ηλεκτρικοί λαμπτήρες. Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως των 60 watt, σαν αυτούς που οι περισσότεροι χρησιμοποιούν για το φωτισμό των χώρων, καταναλώνει 60 watt για κάθε ώρα λειτουργίας του. Αυτό σημαίνει ότι αν έχουμε 5 τέτοιους λαμπτήρες να λειτουργούν κατά μέσο όρο 6 ώρες το 24ωρο ο κάθε ένας, τότε η κατανάλωσή τους θα είναι 5 Χ 6 Χ 60 = 1.800 Wh το 24ωρο.
Σε σύγκριση με τους λαμπτήρες οικονομίας των 15 watt (που "αποδίδουν" σαν τους κοινούς λαμπτήρες πυρακτώσεως των 60 watt) έχουμε 5 Χ 6 Χ 15 = 450 Wh, δηλαδή μια οικονομία 1.350 watt ανά 24ωρο.
Όταν σχεδιάζουμε ένα σύστημα φωτοβολταϊκών, το βασικότερο και πρώτο πράγμα από το οποίο πρέπει να ξεκινήσουμε, είναι να εξετάσουμε τις δυνατότητες για εξοικονόμηση ενέργειας.

2ο βήμα: Υπολογισμός κατανάλωσης

  1. Πολλαπλασιάζουμε τα Watt κάθε συσκευής επί τον αριθμό των ωρών που θα λειτουργεί.
  2. Το άθροισμα όλων αυτών των γινομένων θα είναι η συνολική μας ημερήσια κατανάλωση σε Wh.
  3. Επειδή υπάρχουν απώλειες στο σύστημά μας αλλά και κρυφές καταναλώσεις από συσκευές που δεν υπολογίσαμε (π.χ. συσκευές που καταναλώνουν ρεύμα ακόμα και κλειστές ή σε αναμονή), πολλαπλασιάζουμε το προηγούμενο άθροισμα επί 1,5.
Έτσι, αν μετά από τα παραπάνω 3 βήματα έχουμε καταλήξει ότι χρειαζόμαστε συνολικά για όλες τις συσκευές μας 600 Wh ανά 24ωρο, τότε πρέπει να εγκαταστήσουμε ένα σύστημα φωτοβολταϊκών (συλλέκτες - πάνελ - ηλιακής ενέργειας) και συσσωρευτών (μπαταρίες) που να μπορεί να μας παρέχει τουλάχιστον 600 Wh κάθε μέρα.

3ο βήμα: Υπολογίζω το μέγεθος των συσσωρευτών

Οι συσσωρευτές (μπαταρίες) αναγράφουν τη χωρητικότητά τους σε Ah (αμπέρ ανά ώρα). Έτσι, ένας συσσωρευτής των 12 volt και 100 Ah παρέχει 12 Χ 100 = 1.200 watt συνεχούς ρεύματος (DC) για 1 ώρα ή 120 watt για 10 ώρες ή 12 watt για 100 ώρες. Ένας ακόμη σημαντικός δείκτης είναι αυτός που μας παρέχει την πληροφορία σχετικά με τον ρυθμό εκφόρτισης με βάση τον οποίο ο συσσωρευτής μπορεί να δώσει τις αναγραφόμενες Ah. Έτσι, 100 Ah C20 σημαίνει ότι οι 100 Ah επιτυγχάνονται όταν η σταδιακή εκφόρτιση διαρκεί 20 ώρες. Για λιγότερες ώρες (π.χ. C10, 10 ώρες) παίρνουμε λιγότερες Ah, ενώ σε σταδιακή εκφόρτιση περισσότερων ωρών (π.χ. C100, 100 ώρες) παίρνουμε σημαντικά περισσότερες Ah.
  1. Είναι προτιμότερο κατά τη λειτουργία τους να παρέχουν λίγα watt για περισσότερες ώρες παρά πολλά watt για λίγες, επειδή στη δεύτερη περίπτωση μειώνεται δραστικά ο χρόνος ζωής τους.
  2. Ποτέ δεν εκφορτίζουμε τελείως τους συσσωρευτές γιατί αυτό μπορεί να τους καταστρέψει.
  3. Υπάρχουν συσσωρευτές διαφόρων τύπων με διαφορετικό βαθμό επιτρεπόμενης εκφόρτισης. Ο γενικός κανόνας είναι κατά τη συνηθισμένη χρήση να μην επιτρέπουμε εκφόρτιση πάνω από 50% περίπου και μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις ανάγκης να φθάνουμε το 80%.
Άρα, όταν αγοράζουμε συσσωρευτές (μπαταρίες) για το φωτοβολταϊκό σύστημα, επιλέγουμε χωρητικότητα τουλάχιστον διπλάσια από όση υπολογίσαμε ότι θα καλύπτει τις ανάγκες μας. Όσο μεγαλύτερη τόσο καλύτερα για τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Αν υπολογίσαμε λοιπόν ότι χρειαζόμαστε 600 Wh το 24ωρο, επιλέγουμε συσσωρετές με διπλάσια χωρητικότητα (1.200 Wh), δηλαδή 12 volt και τουλάχιστον 100Αh για να έχουμε αυτονομία μιας ημέρας.
Συνήθως προβλέπουμε όμως και για 5 ημέρες χωρίς καθόλου ηλιοφάνεια, άρα πολλαπλασιάζουμε την προηγούμενη τιμή επί 5: 100Ah X 5 = 500Ah στα 12 volt (ή 24 volt και 250Αh).
Παρατήρηση:
Όταν μια συσκευή απαιτεί 220 volt - 1 A και χρησιμοποιούμε αντιστροφέα 12 volt σε 220 volt (inverter) για να τη λειτουργήσουμε από τη μπαταρία, τότε θα τραβήξει 18,33 Α από την μπαταρία και όχι 1 Α, επειδή τα 220 watt σε λειτουργία με εναλασσόμενο ρεύμα (220v X 1A = 220 watt) μεταφράζονται σε 12 volt X 18,33 A (=220 watt) όταν λειτουργεί με αντιστροφέα (inverter) και ρεύμα από μπαταρία 12 volt. Ανάλογα ισχύουν και για την περίπτωση που χρησιμοποιούμε μπαταρία 24 volt, όπου θα "τραβήξει" 9,16 Α (24v X 9,16 = 220 watt).
Επειδή η χρήση αντιστροφέα τάσης (inverter) συνεπάγεται απώλειες 10% έως 20% η τελική κατανάλωση θα είναι μεγαλύτερη από την αναγραφόμενη σε πλήρη λειτουργία.

4ο βήμα: υπολογίζω το μέγεθος ηλιακών συλλεκτών.

Εάν λοιπόν έχουμε καταλήξει στο μέγεθος των συσσωρευτών (μπαταριών), τότε μας μένει μόνο να υπολογίσουμε το μέγεθος των ηλιακών συλλεκτών που θα είναι ικανό να φορτίζει τους συσσωρευτές. Ένας ηλιακός συλλέκτης των 50 watt/p ονομαστικά (ανά ώρα ηλιοφάνειας) θα δώσει σε ημέρα με 5 ώρες ηλιοφάνειας (π.χ. τον Απρίλιο) 250 watt/h θεωρητικά (λόγω απωλειών θα είναι 10% έως 20% λιγότερα) ενώ σε ημέρα με 7 ώρες ηλιοφάνειας (π.χ. τον Ιούλιο) 350 watt/h.
Για να φορτίσει εντελώς άδειους συσσωρευτές (θεωρητικά, γιατί ποτέ δεν θα είναι τελείως άδειοι όπως είπαμε παραπάνω) των 12 volt και 100 Ah (1.200 watt/h) θα χρειαστεί 4 ημέρες τον Απρίλιο και 3 ημέρες τον Ιούλιο. Αν εγκαταστήσουμε τρείς τέτοιους ηλιακούς συλλέκτες των 50 watt/p ο κάθε ένας (ή έναν των 150 watt/p), τότε θα χρειαστεί μία ημέρα τον Ιούλιο και σχεδόν δύο μέρες τον Απρίλιο.
Όταν σχεδιάζουμε ένα μεγάλο φωτοβολταϊκό σύστημα για το σπίτι, καλό είναι να έχουμε ως βάση το χειρότερο σενάριο, που είναι οι χειμερινές ώρες ηλιοφάνειας (κατά μέσο όρο), που για την Ελλάδα είναι οι 3 ώρες τη μέρα (το Δεκέμβριο). Αν σχεδιάζουμε για ένα εξοχικό που επισκεπτόμαστε ΜΟΝΟ το καλοκαίρι (Μάιο έως Σεπτέμβριο), οι ώρες ηλιοφάνειας που υπολογίζουμε είναι 6 (Μ.Ο.).
Έτσι, για το προηγούμενο παράδειγμα που υπολογίσαμε ότι θα καταναλώνουμε 600Wh το 24ωρο, χρειαζόμαστε φωτοβολταϊκά πάνελ ισχύος 600/3=200Wp για να μας καλύπτουν χειμώνα-καλοκαίρι.
Αν θέλαμε να μας καλύπτουν ΜΟΝΟ για το καλοκαίρι, θα χρειαζόμασταν φωτοβολταϊκά πάνελ συνολικής ισχύος 600/6=100Wp. Σε αυτή την περίπτωση μάλιστα θα χρειαζόμασταν και μικρότερες μπαταρίες, αφού το καλοκαίρι δεν απαιτείται αυτονομία για 5 ημέρες χωρίς ηλιοφάνεια που υπολογίσαμε στο 3ο βήμα.


7.8 Πρακτική εφαρμογή φωτοβολταϊκών

Για εξοχικό, τροχόσπιτο, τροχοβίλα, αγροικία, αποθήκη, σκάφος

Έχουμε λοιπόν ένα χώρο (π.χ. εξοχικό, τροχόσπιτο, τροχοβίλα, αγροικία, αποθήκη, σκάφος κλπ) τον οποίο επισκεπτόμαστε κάθε σαββατοκύριακο και θέλουμε να έχουμε φωτισμό με 3 λαμπτήρες για 5 ώρες ημερησίως, μια τηλεόραση για 4 ώρες ημερησίως κι ένα μικρό ψυγείο για να κρατάμε κρύο νερό, αναψυκτικά, φαγητό κλπ.

Ο φωτισμός και η τηλεόραση με ηλιακή ενέργεια

Σε εφαρμογές ηλιακής ενέργειας προσπαθούμε να χρησιμοποιούμε λαμπτήρες οικονομίας των 12 volt και όχι 220. Τροφοδοτούνται απ' ευθείας από τις μπαταρίες κι έτσι έχουμε ελάχιστες απώλειες. Αν χρησιμοποιήσουμε λαμπτήρες 220V με inverter θα έχουμε απώλειες έως και 20%.
Για το φωτισμό για 5 ώρες με 3 λαμπτήρες 12V-15W να λειτουργούν ταυτόχρονα (15 Watt επί 3 λαμπτήρες επί 5 ώρες) χρειαζόμαστε 225Wh.
Η τηλεόραση αφού είναι 220 volt, θα τροφοδοτηθεί από inverter 220V. Μια τηλεόραση 21 ιντσών έχει μικρές απαιτήσεις. 60W για 4 ώρες είναι 240Wh τη μέρα. Σύνολο 465 Wh.
Inverter είναι η συσκευή που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα των συσσωρευτών (επαναφορτιζόμενες μπαταρίες) σε εναλασσόμενο ρεύμα 220 volt, ώστε να μπορούμε να συνδέσουμε πάνω του και να τροφοδοτήσουμε ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούν εναλασσόμενο ρεύμα 220 volt - σαν αυτό της ΔΕΗ.

Το ψυγείο

Το ψυγείο είναι από τις ενεργοβόρες συσκευές, μετά την ηλεκτρική κουζίνα, τον ηλεκτρικό θερμοσίφωνα και το κλιματιστικό. Γι' αυτό χρησιμοποιούμε κουζίνα αερίου, ηλιακό θερμοσίφωνα και ανεμιστήρα αντίστοιχα. Έχει μεγάλη κατανάλωση ρεύματος επειδή το μοτέρ του λειτουργεί πολλές ώρες την ημέρα, προσπαθώντας να διατηρεί χαμηλή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του.
Γι' αυτό δεν πρέπει να ανοίγουμε συχνά και για πολύ ώρα την πόρτα του ψυγείου. Επίσης, πρέπει να ελέγχουμε αν σφραγίζει καλά και δεν έχουν φθαρεί τα πλαστικά της πόρτας. Τέλος, είναι σημαντικό να βρίσκεται σε χώρο που δεν το βλέπει ο ήλιος και μακριά από εστίες θερμότητας. Φυσικά θα πρέπει να είναι και ενεργειακής κλάσης "Α" για χαμηλότερη κατανάλωση ρεύματος.
Σ' αυτό το παράδειγμα οι απαιτήσεις μας σε σχέση με το ψυγείο είναι μικρές, άρα χρησιμοποιούμε ένα μικρό ψυγείο, πχ. 60W. Αν το μοτέρ του δουλεύει περίπου 10 ώρες την ημέρα, θα καταναλώνει 10 ώρες επί 60W, δηλαδή σύνολο 600Wh (600 Watt Χ Hours).
Σε κάθε εκκίνηση του μοτέρ μάλιστα, θα απαιτούνται στιγμιαία πολλαπλάσια Watt από τα ονομαστικά. Άρα για το ψυγείο των 60W, θέλουμε inverter αρκετά μεγαλύτερο από 60 watt, που να σηκώνει την εκκίνηση και τη λειτουργία μοτέρ.
Καλό θα ήταν να προτιμήσουμε ξεχωριστό, ανεξάρτητο σύστημα ηλιακής ενέργειας για το ψυγείο και άλλο inverter, φωτοβολταϊκό και μπαταρία για τις υπόλοιπες συσκευές.

Οι συσσωρευτές (μπαταρίες)

Για αυτονομία 24 ωρών, χρειαζόμαστε συσσωρευτές (μπαταρίες) που να παρέχουν περίπου 1000 Wh (π.χ. 12v και 80Ah) για φωτισμό και τηλεόραση (465Wh επί 2 για να μην εκφορτίζονται τελείως οι συσσωρευτές ώστε να αντέξουν περισσότερα χρόνια) και inverter 150W.
Ανάλογα, για ψυγείο 60W χρειαζόμαστε συσσωρευτές που να παρέχουν (κατανάλωση ψυγείου 600Wh κι αυτό επί 2) 1200Wh (π.χ. 12v και 100Ah) και inverter καλής ποιότητας, 300 watt συνεχόμενης λειτουργίας με δυνατότητα 600 watt για μικρά διαστήματα.
Με τα παραπάνω, υπάρχει αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσουμε με ρεύμα και άλλες μικροσυσκευές (όπως ραδιόφωνα, κινητά τηλέφωνα κλπ).

Το φωτοβολταϊκό πάνελ

Το μέγεθος των φωτοβολταϊκών εξαρτάται από το κάθε πότε και για πόσες ημέρες θα λειτουργούν τα παραπάνω.
Σε αυτό το παράδειγμα επισκεπτόμαστε το χώρο μια φορά την εβδομάδα για 24 ώρες, οπότε ακόμα κι ένα μικρό φωτοβολταϊκό πάνελ προλαβαίνει να φορτίσει τους συσσωρευτές στο διάστημα απουσίας των 6 ημερών. Αλλιώς, θα έπρεπε τουλάχιστον να αναπληρώνει την κατανάλωση κάθε ημέρας:
Με M.O. 5 ώρες έντονης ηλιοφάνειας τη μέρα (π.χ. τον Απρίλιο), θα χρειαζόμασταν φωτοβολταϊκά συνολικής ισχύος 2000/5=400Wp. για να αναπληρώνουμε την κατανάλωση των φορτίων κάθε μέρα.
Επειδή όμως δεν θα είμαστε εκεί κάθε μέρα, θέλουμε φωτοβολταϊκά που θα συγκεντρώνουν αυτή την απαιτούμενη για ένα 24ωρο ηλεκτρική ενέργεια, κατά τη διάρκεια των 6 ημερών της απουσίας μας. Άρα διαιρούμε δια 6 και χρειαζόμαστε ένα φωτοβολταϊκά πάνελ συνολικής ισχύος περίπου 70Wp. Έτσι, παίρνουμε ένα φωτοβολταϊκό πάνελ 40 Wp για το ψυγείο κι άλλο ένα ίδιο για τις υπόλοιπες συσκευές.
Αν επισκεπτόμαστε τον παραπάνω χώρο μόνο το καλοκαίρι, τότε μας φτάνει και ακόμα μικρότερο φωτοβολταϊκό (π.χ. των 30Wp) γιατί το καλοκαίρι υπάρχει ηλιοφάνεια για περισσότερες από 5 ώρες. Αν επισκεπτόμαστε τον παραπάνω χώρο και το χειμώνα, τότε χρειαζόμαστε μεγαλύτερο φωτοβολταϊκό (π.χ. των 70Wp) γιατί το χειμώνα υπάρχει ηλιοφάνεια για 3 ώρες τη μέρα (Μ.Ο.).

Τιμές (κόστος) φωτοβολταϊκού συστήματος

Το παραπάνω φωτοβολταϊκό σύστημα, μαζί με ρυθμιστές φόρτισης, καλώδια κλπ. στοιχίζει λιγότερο από 1.000 ευρώ χωρίς την τοποθέτηση. Αναλυτικά:
  • Δύο φωτοβολταϊκοί συλλέκτες 35-40 Wp, τιμή 450-550 ευρώ.
  • Δύο ρυθμιστές φόρτισης, 12 volt - 5 Α, κόστος περίπου 50 ευρώ.
  • Δύο συσσωρευτές (μπαταρίες) 12V - 100 Ah, κατάλληλοι για εφαρμογές ηλιακής ενέργειας (βαθιάς εκφόρτισης) τιμή περίπου 350-400 ευρώ.
  • Δύο inverter 220V, 150-300 W κόστος περίπου 100-150 ευρώ.
Κάντε καλή έρευνα αγοράς και σύγκριση τιμών των φωτοβολταϊκών και των συσσωρευτών (μπαταρίες), γιατί οι τιμές των φωτοβολταϊκών στην Ελλάδα "παίζουν" πολύ από ηλεκτρονικό κατάστημα σε ηλεκτρονικό κατάστημα και από ελληνική εταιρεία φωτοβολταϊκών σε άλλη, ευρωπαϊκή εταιρεία φωτοβολταϊκών.
Για να έχω αυτονομία για 2-3 μέρες χωρίς ηλιοφάνεια, θα διπλασίαζα τα παραπάνω μεγέθη των συσσωρευτών και φωτοβολταϊκών ή/και θα πρόσθετα και μια μικρή ηλεκτρογεννήτρια καυσίμου (για μεγαλύτερη σιγουριά το χειμώνα ή για περίπτωση βλάβης σε κάποιο εξάρτημα του φωτοβολταϊκού συστήματος).


(ΤΟ ΑΦΙΕΡΩΜΑ ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ ΤΙΣ ΕΠΟΜΕΝΕΣ ΗΜΕΡΕΣ ...)





ΠΗΓΕΣ:
http://www.iqsolarpower.com

3 σχόλια:

  1. Σπίτι χωρίς ΔΕΗ, αλλά με ρεύμα...Μοιάζει με ουτοπία!Θα μας σώσουν άραγε τα φωτοβολταικα συστήματα;

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. Αγαπητέ "ανώνυμε", μέσα στα πλαίσια της αυτάρκειας που προωθούμε από την ιστοσελίδα μας, τα φωτοβολταϊκά είναι μια λύση. Με τις αναλύσεις που αναπτύξαμε στο αφιέρωμα μας είναι προφανές ότι τέτοιες εγκαταστάσεις μπορούν να τοποθετηθούν σε οικίες της επαρχίας, χωρίς να μπορεί να καλύψει μια ευρεία γκάμα ενεργοβόρων ηλεκτρικών συσκευών, αλλά των απαραίτητων με χαμηλές καταναλώσεις.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  3. Πολύ καλή η ανάλυσή σας ! Είναι αλήθεια ότι τα φωτοβολταϊκά είναι λύση για την αυτόνομη ρευματοδότηση και πολλές φορές είναι και πιο οικονομικά από τη ΔΕΗ ! γλυτώνεις 12 πάγια και την αρχική σύνδεση. Αξίζει να γράψετε κάτι και για την αυτοπαραγωγή ενέργειας, νέο πρόγραμμα σε συνδυασμό με τη ΔΕΗ, όπου ο λογαριασμός μειώνεται σχεδόν στα πάγια. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε υλικό και απο τη σελίδα μου, http://www.oleng.eu/αυτοπαραγωγή-ενέργειαςρεύματος/ ελεύθερα ! Σιδηροκαστρίτης Ζώης, ηλεκτρολόγος μηχανικός www.oleng.eu

    ΑπάντησηΔιαγραφή

Τα μηνύματα που δημοσιεύονται στο χώρο αυτό εκφράζουν τις απόψεις των αποστολέων τους. Το ιστολόγιο μας δεν υιοθετεί καθ’ οιονδήποτε τρόπο τις απόψεις αυτές. Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει την γνώμη του, όποια και να είναι αυτή.
Παρακαλούμε να γράφετε με Ελληνικούς χαρακτήρες, επίσης οι σχολιασμοί σας να μη ξεφεύγουν απο τα όρια της ευπρέπειας.
Σχόλια τα οποία περιέχουν ύβρεις, θα διαγράφονται.
Σας ευχαριστούμε για την κατανόηση.
(επικοινωνία:eleftheroi.ellines@gmail.com)