Φωτοβολταϊκά Συστήματα
Η παγκόσμια ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών ήταν εκθετική μεταξύ των ετών 1992-2017. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα φωτοβολταϊκά εξελίχθηκαν από μια εξειδικευμένη αγορά εφαρμογών μικρής κλίμακας σε σημαντική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα αναγνωρίστηκαν για πρώτη φορά ως πολλά υποσχόμενη τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας διάφορες κυβερνήσεις εφάρμοσαν προγράμματα προκειμένου να παράσχουν οικονομικά κίνητρα για επενδύσεις.
Από τότε, η ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων έχει αποκτήσει δυναμική σε παγκόσμια κλίμακα, ιδιαίτερα στην Ασία, αλλά και στη Βόρεια Αμερική και σε άλλες περιοχές. Η αύξηση της φωτοβολταϊκής ενέργειας προχώρησε ακόμη πιο γρήγορα όταν η παραγωγή ηλιακών κυψελών και μονάδων άρχισε να αυξάνεται στις ΗΠΑ με το έργο Million Solar Roofs, καθώς και με την πρόσθεση των ΑΠΕ στο πενταετές σχέδιο της Κίνας για την παραγωγή ενέργειας για το 2011.
Με τον γενικό όρο Φωτοβολταϊκά ονομάζεται η βιομηχανική διάταξη πολλών φωτοβολταϊκών κυττάρων σε μία σειρά. Στην ουσία πρόκειται για τεχνητούς ημιαγωγούς (συνήθως από Πυρίτιο) οι οποίοι ενώνονται με σκοπό να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό κύκλωμα σε σειρά. Οι ημιαγωγοί αυτοί απορροφούν φωτόνια από την ηλιακή ακτινοβολία και παράγουν μια Ηλεκτρική τάση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται”Φωτοβολταϊκό φαινόμενο”.
Τα φωτοβολταϊκά ανήκουν στη κατηγορία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ). Στην κατηγορία των ανανεώσιμων ηλιακών πηγών ενέργειας, τα ηλιοθερμικά συστήματα είναι πιο αποδοτικά από τα φωτοβολταϊκά.
Τα Φ/Β πλαίσια έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός μικρού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.
Τα Φ/Β στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή γεννήτριες (module), τυπικής ισχύος από 20W έως 300W. Οι Φ/Β γεννήτριες συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες (arrays).
Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα αριθμό μερών ή υποσυστημάτων:
- Τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια με τη μηχανική υποστήριξη και πιθανόν ένα σύστημα παρακολούθησης της ηλιακής τροχιάς.
- Μπαταρίες (υποσύστημα αποθήκευσης)- πλέον δεν χρησιμοποιούνται, εκτός σε απομακρυσμένες εγκαταστάσεις όπως είναι π.χ. οι Φάροι, διαφορετικά η σύνδεση του πάνελ γίνεται απευθείας με το υφιστάμενο δίκτυο του ΔΕΔΔΗΕ.
- Καθορισμό ισχύος και συσκευή ελέγχου που περιλαμβάνει φροντίδα για μέτρηση και παρατήρηση.
- Εφεδρική γεννήτρια. Η επιλογή του πώς και ποια από αυτά τα στοιχεία ολοκληρώνονται μέσα στο σύστημα εξαρτάται από ποικίλες εκτιμήσεις.
