Αυτόνομα Συστήματα
Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας = συστήματα ηλεκτροδότησης που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο (φωτοβολταϊκά πάνελ) ή τον άνεμο (ανεμογεννήτρια) και την αποθηκεύουν σε συσσωρευτές (μπαταρίες), παρέχοντας ενεργειακή αυτονομία.
Κατηγοριοποιήσεις Αυτόνομων Συστημάτων
Πλήρως Αυτόνομα
Παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο (φωτοβολταϊκά πάνελ) ή τον άνεμο (ανεμογεννήτρια) και την αποθηκεύουν σε συσσωρευτές (μπαταρίες), παρέχοντας ενεργειακή αυτονομία με τη βοήθεια φωτοβολταϊκών
Υβριδικά
Τα συστήματα αυτόνομης ηλεκτροδότησης μπορούν να είναι και υβριδικά στην περίπτωση που συνεργάζονται και με άλλες πηγές ενέργειας όπως ένα μικρό υδροηλεκτρικό, μια ανεμογεννήτρια ή ακόμη και ένα ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος.
Συνεχής Τάση
Ένα αυτόνομο φωτοβολταικο σύστημα μπορεί να εξάγει συνεχή τάση (μικρά αυτόνομα σε σκάφη ή τροχόσπιτα που τροφοδοτούν DC μικρές συσκευές όπως ψυγεία και LED)
Εναλλασσόμενη Τάση
Ένα αυτόνομο φωτοβολταικο σύστημα μπορεί να εξάγει εναλλασσόμενη τάση (απαιτείται μετατροπέας από DC σε AC που ονομάζεται αντριστροφέας).
Χωρίς Αποθήκευση
Στα συστήματα χωρίς αποθήκευση συνήθως διατηρείται η σύνδεση με ΔΕΗ.
Όσο φωτίζεται από τον ήλιο η φωτoβολταϊκή συστοιχία, η παραγόμενη ενέργεια αποδίδεται στην κατανάλωση χωρίς να αποθηκεύεται σε συσσωρευτές (μπαταρίες). Το πλεόνασμα χάνεται και κατα τη διάρκεια μη ύπαρξης ηλιοφάνειας δεν υπάρχει τάση. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα άρδευσης-άντλησης.
Με Αποθήκευση
Τα συστήματα αυτόνομης ηλεκτροδοτησης με αποθήκευση έχουν πραγματική αυτονομία – κατάργηση ΔΕΗ. Η αυτονομία ενός συστήματος καθορίζεται από το μέγεθος της φωτοβολταϊκής συστοιχίας αλλά και της μπαταρίας.
Στα συστήματα με αποθήκευση η παραγόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται για την απευθείας τροφοδοσία των καταναλώσεων και η περίσσεια αποθηκεύεται σε μπαταρίες ώστε να χρησιμοποιηθεί κατα τη διάρκεια της νύχτας ή περιόδου συννεφιάς. Οι μέρες που μπορεί να στηρίξει ένα αυτόνομο την κατανάλωση συνήθως ονομάζεται αυτονομία ρεύματος και εξαρταται από την χωρητικότητα των συσσωρευτών (εκφράζεται σε Ah και πολλαπλασιαζόμενη με την τάση μας δίνει το μέγεθος της αποθηκευμένης ενέργειας σε Wh).
Πέρα από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, περιλαμβάνουν και τους συσσωρευτές, έναν ελεγκτή φόρτισης, ο οποίος ελέγχει τους κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών, ανάλογα με τη ζήτηση των καταναλώσεων και τις συνθήκες ηλιοφάνειας και έναν αντιστροφέα μετατροπής της τάσης από συνεχή σε εναλλασσόμενη.
Τι να Προσέξετε Πριν Εγκαταστήσετε ένα Αυτόνομο Φωτοβολταϊκό Σύστημα
Στην ενότητα αυτή παρουσιάζουμε συνοπτικά το απόσταγμα της πολυετούς εμπειρίας της Infocom-Energy σε αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα. Συνοπτικά:
Επιλέξτε να συνεργαστείτε με εξειδικευμένη εταιρεία ή ηλεκτρολόγο μηχανικό με εμπειρία στα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα καθώς δεν είναι όλα τα φωτοβολταϊκά ίδια (όπως ο καρδιολόγος δεν είναι το ίδιο με έναν ρευματολόγο αν και οι δύο ιατρική έχουν σπουδάσει).
Ζητήστε να γίνει μελέτη ηλεκτρικών φορτίων. Πρίν να δώσετε τις ανάγκες σας στον μηχανικό αυτόνομων φωτοβολταϊκών σας κάντε μία αναλυτική συζήτηση με συγγενείς ή συνεργάτες που θα χρησιμοποιούν το κτίριο ώστε τα δεδομένα να είναι όσο πιο κοντά γίνεται στην πραγματικότητα.
Ζητήστε να δείτε παρόμοια αυτόνομα φωτοβολταικα έργα ή να πάρετε συστάσεις από υπαρκτούς πελάτες.
Επιλέξτε μπαταρίες(LiFePo4) βαθειάς εκφόρτισης, με πάνω από 6000 κύκλους για μόνιμη κατοικία και πάνω από 2000 κύκλους για εξοχικό σπίτι.
Ζητήστε αντιστροφέα καθαρού ημιτόνου ειδικό για αυτόνομα φωτοβολταϊκά.
Ζητήστε ρυθμιστή φόρτισης MPPT και όχι PWM (ακόμη και για ένα μικρό φωτοβολταϊκό σύστημα).
Επιμείνετε σε επώνυμα φωτοβολταικα πάνελ με αξιόπιστες εγγυήσεις.
Συζητήστε τον τρόπο στήριξης των φωτοβολταϊκών πλαισίων και λάβετε γνώση για τον τρόπο αγκύρωσης και στεγάνωσης.
Επιλέξτε αλουμίνιο στην επαφή με το φωτοβολταικο πάνελ και αν είστε κοντά στη θάλασσα ανοδιωμένο αλουμίνιο.
Ζητήστε όλες οι μόνιμες συνδέσεις να γίνονται με inox εξαρτήματα.
Ζητήστε ηλεκτρικά σχέδια της εγκατάστασης, αναλυτικές οδηγίες λειτουργίας και συντήρησης και επαρκή εκπαίδευση πρίν τη χρήση.
Ζητήστε αποδείξεις και τιμολόγια για τα υποσυστήματα που εγκαθιστάτε (έτσι βεβαιώνεστε ότι είναι καινούρια, αμεταχείριστα και όχι προϊόντα κλοπής, επίσης έχετε εγγυήσεις).
Πού χρησιμοποιούνται τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα;
Τα συστήματα αυτόνομης ηλεκτροδότησης αποτελούν ιδανική επιλογή για:
μόνιμες κατοικίες
δεν είναι λίγα τα σπίτια που ζητούν την εγκατάσταση ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος με σκοπό την πλήρη κατάργηση της ΔΕΗ.
εξοχικές κατοικίες - σπίτια
τροχόσπιτα, τροχοβίλες, απομακρυσμένες επιχειρήσεις, κ.α. Η πλέον συνήθης χρήση αυτών των συστημάτων είναι η εγκατάσταση ενός αυτόνομου φωτοβολταικού για εξοχικό.
σπίτια που δεν μπορούν να συνδεθούν με το δημόσιο δικτυο της ΔΕΗ
είτε γιατί δεν υπάρχει άδεια, είτε γιατί είναι απομακρυσμένο το δίκτυο και έχει τεράστιο κόστος, είτε γιατί δεν έχει ολοκληρωθεί η πληρωμή του ΙΚΑ κλπ κλπ
απομακρυσμένες τουριστικές επιχειρήσεις
αυτόνομο για καντίνα, για ζαχαροπλαστείο, για ενοικιαζόμενα, μικρό ξενοδοχείο, αυτόνομο φωτοβολταϊκό για γεώτρηση, για ποιμνιοστάσιο, για θερμοκήπιο κα.
Ο Inverter εξασφαλίζει τις υψηλότερες αποδόσεις στην παραγωγή ηλιακής ενέργειας
Φωτοβολταικά πάνελ τα οποία συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια και την μετατρέπουν σε ηλεκτρική.
Έχετε πάντα μια επισκόπηση της ηλεκτρικής σας ενέργειας
Back-Up
Επίσης τα συστήματα αυτονομίας ρεύματος αποτελούν βέλτιστη λύση back-up (παρέχοντας ενεργειακή αυτονομία) για ένα νοικοκυριό, σπίτι - μόνιμη κατοικία ή μία επιχείρηση που θέλει σε περίπτωση διακοπής της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος (απεργίες ΔΕΗ, διακοπή ρεύματος κλπ.) να έχει αυτονομία ρεύματος σε κάποια βασικά φορτία (ψυγείο, φωτισμό, τηλεόραση, internet, συναγερμός, κλπ.).
Πώς λειτουργεί ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα;
Συνοπτικά τα συστήματα αυτόνομης ρευματοδότησης λειτουργούν ως εξής: όσο υπάρχει ηλιοφάνεια τα φωτοβολταϊκά πλαίσια μετατρέπουν τα φωτόνια της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρικό ρεύμα εκμεταλλευόμενα το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, ενώ ο ρυθμιστής φόρτισης φορτίζει τους συσσωρευτές με τη βοήθεια του φβ ρεύματος. Οι συσσωρευτές δίνουν την απαιτούμενη ενέργεια στο χρήστη μέσω του αντιστροφέα ο οποίος μετατρέπει την τάση των συσσωρευτών (συνεχής τάση-DC) σε χρήσιμη εναλλασσόμενη τάση (AC) για τον ιδιοκτήτη-χρήστη. Όταν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια ο χρήστης παίρνει ενέργεια μόνο από τους συσσωρευτές μέχρι ενός ορίου εκφόρτισης (πχ 20%) ώστε να διαφυλαχθεί και η μακροζωία των μπαταριών.
Φωτοβολταικά Πάνελ
Τα φωτοβολταικά πάνελ (photovoltaic panels) τα οποία συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια και την μετατρέπουν σε ηλεκτρική. Τα φωτοβολταικα είναι πηγές ρεύματος και παράγουν συνεχές ρεύμα και τάση. Οι δύο βασικοί τύποι είναι τα μονοκρυσταλλικά και τα πολυκρυσταλλικά πάνελ. Ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο χαρακτηρίζεται από την ισχύ του σε ιδανικές συνηθήκες (Wp). Στα αυτόνομα φωτοβολταϊκά οι διαφορές δεν είναι μεγάλες αν και τα μονοκρυσταλλικά πάνελ είναι αισθητικά πιο όμορφα, καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο και παράγουν λίγο περισσότερο σε συνθήκες συννεφιάς. Χρήσιμη Συμβουλή -> Σε ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη βαρύτητα στον προσανατολισμό και την κλίση του φωτοβολταϊκού πάνελ ανάλογα με τη χρήση του συστήματος (χειμώνα ή καλοκαίρι, μεσημέρι ή βράδυ κοκ.).
Ρυθμιστής Φόρτισης
Ο ρυθμιστής φόρτισης ή ελεγκτής φόρτισης (solar charge controller) είναι το “μυαλό” του αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος και είναι εκείνο το υποσύστημα που αναλαμβάνει τη φόρτιση των μπαταριών. Λαμβάνει ως είσοδο την έξοδο των φωτοβολταϊκών πλαισίων και την μετατρέπει σε κατάλληλα επίπεδα ρεύματος και τάσης για την φόρτιση των μπαταριών. Επίσης, αναλαμβάνει την παρακολούθηση του επιπέδου φόρτισης και αντίστοιχα λαμβάνει την απόφαση διακοπής αυτής όταν οι μπαταρίες είναι γεμάτες. Ο ελεγκτής φόρτισης χαρακτηρίζεται από την ισχύ του φωτοβολταϊκού που μπορεί να “σηκώσει” σε συγκεκριμένη τάση μπαταρίας. Συνήθως είναι MPPT (σύγχρονοι- έξυπνοι) ενώ παλαιότερα ήταν PWM. Πλέον στα σύγχρονα αυτονομα φωτοβολταικα επιλέγουμε πάντα MPPT ρυθμιστές. Χρήσιμη Συμβουλή -> Σε ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό συνήθως επιλέγουμε λίγο μεγαλύτερο ρυθμιστή φόρτισης από ότι χρειάζεται ώστε σε μελλοντική επέκταση του αυτόνομου συστήματος να μην πληρώσουμε νέο ρυθμιστή. Επίσης όσο μεγαλύτερη τάση λειτουργίας επιλέγουμε για το αυτόνομο φωτοβολταϊκό τόσο μεγαλύτερη ισχύ φωτοβολταϊκών μπορεί να “σηκώσει” ο ρυθμιστής φόρτισης.
Μπαταρίες
Οι μπαταρίες ή συσσωρευτές (batteries) ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού αποθηκεύουν την ηλεκτρική ενέργεια για όταν δεν είναι διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια (βράδυ ή συννεφιά). Διακρίνονται σε μόλυβδου και λιθίου . Οι μόλυβδου, διακρίνονται σε ανοιχτού τύπου ή κλειστού τύπου και διαχωρίζονται ανάλογα με την τάσης τους συνήθως σε 2βολτες, 6βολτες και 12βολτες (με τον χρόνο ζωής τους να μειώνεται όσο αυξάνεται η τάση). Οι μπαταρίες φωτοβολταικών χαρακτηρίζονται από την τάση τους (V) και από την χωρητικότητά τους (Ah). Προσοχή χρειάζεται η θερμοκρασία χώρου στην οποία βρίσκονται οι μπαταρίες ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού και ο επαρκής αερισμός ειδικά όταν πρόκειται για μπαταρίες ανοιχτού τύπου. Σε αυτόνομα φωτοβολταικά συστήματα υψηλών απαιτήσεων επιλέγουμε πάντα 2βολτες μπαταρίες. Χρήσιμη συμβουλή -> όσο μεγαλύτερη είναι η μπαταρία ενός αυτόνομου φβ σε χωρητικότητα τόσο μικρότερο το βάθος εκφόρτισης και τόσο μεγαλύτερη η διάρκεια ζωής της.
Αντιστροφέας
Ο αντιστροφέας (inverter) μετατρέπει την dc τάση των μπαταριών σε εναλασσόμενη. Χαρακτηρίζεται από την ισχύ του και υποδηλώνει το σύνολο των ταυτόχρονων φορτίων που μπορεί να “σηκώσει” ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό. Υπάρχουν αντιστροφείς καθαρού και τροποποιημένου ( ικανό να προκαλέσει ζημιές σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό) ημιτόνου. Ο αντιστροφέας χαρακτηρίζεται από την ισχύ του (kVA), την ισχύ εκκίνησης που μπορεί να δώσει για μικρό χρονικό διάστημα, την τάση μπαταρίας που λειτουργεί και από το γεγονός αν μπορεί να φορτίσει μπαταρίες ή όχι (απλός αντιστροφέας ή αντιστροφέας/φορτιστής). Στα σύγχρονα αυτόνομα φωτοβολταϊκά επιλέγουμε μόνο αντιστροφείς καθαρού ημιτόνου. Χρήσιμη συμβουλή -> όσο καλύτερο αερισμό έχει ο χώρος τοποθέτησης και όσο χαμηλότερη θερμοκρασία του αντιστροφέα στα αυτονομα φωτοβολταικα συστήματα τόσο μεγαλύτερη ισχύ μπορεί να αποδώσει.
Ανεμογεννήτρια
Η ανεμογεννήτρια (wind generator) μετατρέπει την αιολική ενέργεια σε ηλεκτρική και συνήθως χρησιμοποιείται επικουρικά στα φωτοβολταϊκά. Συνήθως επιλέγεται σε αυτόνομα φωτοβολταικα συστήματα που απαιτείται λειτουργία και το χειμώνα. Η μεγάλη διακύμανση στο κόστος τους αποδεικνύει ότι η ορθή επιλογή της αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την “μακροημέρευσή” της. Στα μειονεκτήματά της σε σύγκριση με τα φωτοβολταικά πλαίσια είναι ο θόρυβος, οι συχνές βλάβες λόγω μηχανικών μερών και η έντονη αισθητική παρέμβαση. Η ανεμογεννήτρια χαρακτηρίζεται από την ισχύ που μπορεί να αποδώσει σε συγκεκριμένη ταχύτητα ανέμου. Χρήσιμη συμβουλή -> επιλέξτε πρώτα να δοκιμάσετε την επιβίωση μόνο με φωτοβολταϊκά και σε συνεννόηση με έναν έμπειρο μηχανικό αυτόνομων φωτοβολταϊκών σε δεύτερο χρόνο εξετάζετε την χρήση της ανεμογεννήτριας.
Γεννήτρια
Η γεννήτρια (generator) δίνει τη δυνατότητα φόρτισης των μπαταριών ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού όταν δεν υπάρχει επάρκεια σε ηλιακή ενέργεια και για να χρησιμοποιηθεί πρέπει να υπάρχει φορτιστής μπαταριών από εναλλασσόμενο ρεύμα. Υπάρχει δυνατότητα ελέγχουν της γεννήτριας από τον αντιστροφέα. Χαρακτηρίζεται από την ισχύ της σε kva. Χρήσιμη συμβουλή -> μην επιλέξετε μικρότερη ισχύ από εκείνη του αντιστροφέα.
