Your SlideShare is downloading. ×
1ο Γυμνάσιο N. Ψυχικού            Σχολικό Έτος 2010-2011ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ       Θεματική Ενότητα...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ          2Περιεχόμενα1. Εισαγωγή ……….22. Περιγραφή……….43. Ιστορική εξέλιξη….....
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                             31. ΕισαγωγήΟ τίτλος της παρούσας εργασίας είναι ...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                             4 Εικόνα 1.1. Η ενέργεια από τον ήλιο φτάνει στη ...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                             52. Περιγραφή             Εικόνα 2.1. Φωτοβολταϊκ...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                           6                    Εικόνα 2.2. Φωτοβολταϊκό στοιχ...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                               73. Ιστορική Εξέλιξη3.1 Ηλεκτρική ενέργειαΤο 18...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                                            8που σημαίνει και μεγαλύτερο κόστο...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                            9Από το 1946 έχουμε τη χρήση του ηλεκτρικού ρεύματ...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                              104. Επιστημονικά στοιχεία – Αρχή λειτουργίαςΗ η...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                           115. Επιπτώσεις στο περιβάλλονΗ χρήση των Φ/Β στοιχ...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                           126. Χρησιμότητα στην κοινωνίαΌπως είναι γνωστό, οι...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                            13Εικόνα 6.1. Κατοικίες στις ΗΠΑ που χρησιμοποιούν...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ       147. Υλικά και εργαλεία – Εκτίμηση κόστους κατασκευής7.1. Υλικά κατασκε...
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ   157.3 Σχέδια κατασκευής
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ   16
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ   17
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ   18
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ                  19ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΜΑΘ...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Μετατροπή ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική

8,725

Published on

Η εργασία εκπονήθηκε στα πλαισια του μαθηματος Τεχνολογίας της Α' γυμνασίου

Published in: Education, Technology, Business
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
8,725
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Μετατροπή ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική"

  1. 1. 1ο Γυμνάσιο N. Ψυχικού Σχολικό Έτος 2010-2011ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ Θεματική Ενότητα: Ενέργεια – ΙσχύςΕργασία στο Μάθημα της Τεχνολογίας Α’ Γυμνασίου Βασιλίνα Στούμπου Τμήμα Α3
  2. 2. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 2Περιεχόμενα1. Εισαγωγή ……….22. Περιγραφή……….43. Ιστορική εξέλιξη…..64. Επιστημονικά στοιχεία – Αρχή λειτουργίας….95. Επιπτώσεις στο περιβάλλον….116. Χρησιμότητα στην κοινωνία….127. Υλικά και εργαλεία – Εκτίμηση κόστους κατασκευής…14ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ….15
  3. 3. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 31. ΕισαγωγήΟ τίτλος της παρούσας εργασίας είναι «ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ» και έχει σαν στόχο τη δημιουργία καιεπίδειξη διάταξης η οποία μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική. Ηεργασία εντάσσεται στη θεματική ενότητα «ΕΝΕΡΓΕΙΑ - ΙΣΧΥΣ» καιπραγματοποιείται στα πλαίσια του μαθήματος «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Α΄ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ» στο 1ο Γυμνάσιο Νέου Ψυχικού.Σχεδόν καθετί που συμβαίνει στη Γη αλλά και σε όλο το Σύμπαν απαιτεί κάποιουείδους ενέργεια. Τα φυτά χρειάζονται ενέργεια για να μεγαλώσουν, τα αυτοκίνηταγια να κινηθούν και εμείς για να ζήσουμε. Η ενέργεια δεν δημιουργείται από τομηδέν ούτε χάνεται, απλά μετατρέπεται από μία μορφή σε άλλη (κινητική,δυναμική, χημική, θερμότητα, φως, ηλεκτρισμός…) με τη χρήση μηχανών,συσκευών και κατάλληλων διατάξεων.Μια ιδιαίτερα σημαντική εξέλιξη από ενεργειακή άποψη έγινε το 1879 με τηνανακάλυψη του λαμπτήρα πυρακτώσεως. Άρχισε έτσι η εποχή της ηλεκτρικήςενέργειας και πολύ σύντομα αυτή η καινούργια μορφή ενέργειας χρησιμοποιήθηκεευρύτατα για οικιακούς και βιομηχανικούς σκοπούς.Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται συνήθως σε θερμικούς σταθμούς, μεχρήση των λεγόμενων ορυκτών καυσίμων (πετρέλαιο, άνθρακας ή φυσικό αέριο).Η μείωση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων καθώς και τα σημαντικάπεριβαλλοντικά προβλήματα που προκαλεί η καύση τους οδηγούν προς τηνεκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (αιολική, ηλιακή κ.α.) για τηνπαραγωγή ηλεκτρισμού.Στην εργασία μας προσπαθούμε να δείξουμε πως είναι δυνατή η απ’ ευθείαςμετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρικό ρεύμα με τη χρήση των λεγόμενωνφωτοβολταϊκών στοιχείων. Σαν εφαρμογή, θα χρησιμοποιήσουμε το παραγόμενορεύμα για την ηλεκτροδότηση του λαμπτήρα φάρου θέλοντας έτσι ναυπογραμμίσουμε την καταλληλότητα της συγκεκριμένης τεχνολογίας γιααυτόνομες εφαρμογές σε απομακρυσμένες περιοχές, απομονωμένα νησιά κλπ.Στα επόμενα κεφάλαια θα ασχοληθούμε κατά σειρά με την περιγραφή τηςδιάταξης, την ιστορική εξέλιξη της σχετικής τεχνολογίας φωτοβολταϊκών, τιςπεριβαλλοντικές συνέπειες και τη χρησιμότητα στην κοινωνία από την ευρείαχρήση της ενώ θα δοθούν τα σχέδια της διάταξης, κατάλογος υλικών καιεργαλείων, εκτίμηση κόστους κατασκευής και βιβλιογραφία.
  4. 4. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 4 Εικόνα 1.1. Η ενέργεια από τον ήλιο φτάνει στη Γη και μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό από φωτοβολταϊκά στοιχεία
  5. 5. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 52. Περιγραφή Εικόνα 2.1. Φωτοβολταϊκά στοιχεία και χρήσεις τουςΦωτοβολταϊκό (Φ/Β) στοιχείο αποκαλούμε τη συσκευή που παράγει ηλεκτρικήενέργεια όταν δέχεται ακτινοβολία. Λέγεται ακόμα Φ/Β κύτταρο ή Φ/Β κυψέλη.Για την κατασκευή ηλεκτρικής πηγής με ισχύ πολλαπλάσια αυτής του ενόςστοιχείου μπορούν να συνδεθούν σε σειρά περισσότερα από ένα στοιχείαδημιουργώντας τις Φ/Β συστοιχίες που παράγουν σημαντικά ποσά ηλεκτρικήςενέργειας για εφαρμογές μεγαλύτερης κλίμακας. Έτσι λοιπόν, τις ώρες της ημέραςτα Φ/Β στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ηλεκτροδότηση διαφόρωνσυσκευών (λαμπτήρες, υπολογιστικές μηχανές, κινητά τηλέφωνα και άλλεςηλεκτρονικές μικροσυσκευές, ακόμη και ελαφρά αυτοκίνητα ή κατοικίες) ή για τηφόρτιση μπαταριών οι οποίες με τη σειρά τους θα αποδώσουν το ηλεκτρικό ρεύματις νυχτερινές ώρες (για φωτισμό, κίνηση ηλεκτρικών οχημάτων ή άλλες χρήσεις).Στη διάταξη αυτής της εργασίας χρησιμοποιείται ως ηλεκτρική πηγήφωτοβολταϊκό στοιχείο της εταιρείας Horizon. Το υλικό κατασκευής είναι υψηλήςποιότητας κρυσταλλικό πυρίτιο και οι διαστάσεις του ορθογώνιου στοιχείου 15cm× 12cm. Το στοιχείο χαρακτηρίζεται από τάση ανοικτού κυκλώματος 2,75 V,όπως επαληθεύθηκε με μετρήσεις σε συνθήκες ενδιάμεσης ηλιοφάνειας(παρατηρήθηκαν και μεγαλύτερες τιμές, μέχρι 2,95 V σε συνθήκες έντονηςηλιοφάνειας) δηλαδή παράγει τάση ανάλογη εκείνης των συνήθων μπαταριών πουχρησιμοποιούμε καθημερινά.
  6. 6. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 6 Εικόνα 2.2. Φωτοβολταϊκό στοιχείοΗ πηγή τροφοδοτεί μέσω καλωδίων λαμπτήρα φάρου όπως φαίνεται στο Σχ.1.Όταν δεν υπάρχει αρκετό φως για τη λειτουργία του Φ/Β στοιχείουχρησιμοποιούμε ως πηγή μπαταρία. Ο φάρος είναι κατασκευασμένος από χαρτόνικαι περιλαμβάνει βάση σχήματος κύβου και «πύργο» σχήματος κυλίνδρου. Στηνκορυφή του πύργου είναι τοποθετημένος ο μικρός λαμπτήρας που τροφοδοτείταιαπό το Φ/Β στοιχείο. Εντύπωση προκαλεί ότι η πηγή δεν αναπτύσσει τη μέγιστητάση που αναφέραμε παραπάνω αν το προσπίπτον φως δεν είναι ηλιακό,ανεξάρτητα από την έντασή του. Συγκεκριμένα, με το φως κοινής λάμπαςανεξάρτητα αν είναι πολύ εντονότερο του ηλιακού, μετρήσαμε τάση 1.8 V ενώ μετην προσθήκη και δεύτερης πηγής τεχνητού φωτός (φακός) η τάση ανήλθε σε 2.1V.
  7. 7. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 73. Ιστορική Εξέλιξη3.1 Ηλεκτρική ενέργειαΤο 1879 με την ανακάλυψη του λαμπτήρα πυρακτώσεως άρχισε η δημόσιαζήτηση και διάθεση της ηλεκτρικής ενέργειας και πολύ σύντομα αυτή η καινούργιαμορφή ενέργειας άρχισε να χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές. Η απλότητακαι η ευκολία των εγκαταστάσεων και των συσκευών την καθιέρωσαν στις οικιακές,εμπορικές και επιστημονικές εφαρμογές.Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται συνήθως σε θερμικούς σταθμούς. Εκείτο ορυκτό καύσιμο (πετρέλαιο, άνθρακας ή φυσικό αέριο) παράγει θερμότητα ηοποία κινεί γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Η μείωση των αποθεμάτωντων ορυκτών καυσίμων καθώς και τα έντονα περιβαλλοντικά προβλήματα πουπροκαλούν (όπως το φαινόμενο θερμοκηπίου) έχουν σαν συνέπεια την έρευνα γιατην εκμετάλλευση των λεγόμενων ανανεώσιμων μορφών ενέργειας (αιολική, ηλιακήκ.α.). Ειδικά η ηλιακή ενέργεια αποτελεί εξαιρετική πηγή «καθαρής» ενέργειας καιη αποδοτική εκμετάλλευσή της και για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματοςαποτελεί ζητούμενο της σύγχρονης επιστημονικής δραστηριότητας.3.2. Ηλιακή ενέργειαΗ κύρια πηγή ενέργειας για τον πλανήτη μας είναι ο ήλιος ο οποίος εκπέμπει προςτη Γη φως και θερμότητα. Η γη δέχεται απ’ τον ήλιο τεράστιες ποσότητεςενέργειας σε μορφή ακτινοβολίας που άμεσα ή έμμεσα είναι υπεύθυνη για τηδιατήρηση στη ζωή όλων των έμβιων όντων. Η ελάττωση των αποθεμάτων σεφυσικά ορυκτά καύσιμα και τα περιβαλλοντικά προβλήματα που συνοδεύουν τηχρήση τους ανάγκασαν τους ειδικούς να στραφούν, με αυξανόμενο ενδιαφέρον,στη μελέτη όλων των δυνατών τρόπων, που θα βοηθούσαν στην αξιοποίηση τηςηλιακής ενέργειας για τις καθημερινές ανάγκες του ανθρώπου.Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης, θερμαίνει το έδαφοςκαι τα νερά, ενώ εξατμίζει το νερό των ποταμών και των ωκεανών. Μόνο έναμικρό ποσοστό (μικρότερο από 2%) μετατρέπεται σε χημική ενέργεια, πουαποθηκεύεται στα φυτά με τη φωτοσύνθεση. Παρόλο που χρησιμοποιούμε μεγάλοποσοστό της έμμεσης ηλιακής ενέργειας (π.χ. μέσω των ορυκτών καυσίμων), ηηλιακή ενέργεια στην πρωτογενή της (άμεση) μορφή δεν έχει μέχρι τώραχαλιναγωγηθεί από τον άνθρωπο, σε ποσότητες που να προκαλούν αξιόλογοενδιαφέρον.3.3. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την ηλιακήΣε ένα μόνο δευτερόλεπτο η ηλιακή ενέργεια που φτάνει στον πλανήτη μαςισοδυναμεί με την ενέργεια που παίρνουμε αν κάψουμε το πετρέλαιο πουμεταφέρουν έξι γιγαντιαία τάνκερ. Επειδή όμως απαιτούνται μεγάλες επιφάνειεςαπό συλλέκτες για τη συλλογή υπολογίσιμων ποσών ηλιακής ενέργειας, γεγονός
  8. 8. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 8που σημαίνει και μεγαλύτερο κόστος σε σύγκριση με το κόστος των συμβατικώνορυκτών καυσίμων, που είναι ακόμα χαμηλό, η χρήση της ηλιακής ενέργειας γιατην παραγωγή ηλεκτρισμού παραμένει προς το παρόν περιορισμένη.Η ανάγκη για συνεχή παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος στους διαστημικούςδορυφόρους, αποτέλεσε την αιτία ν’ αναπτυχθούν τα ηλιακά φωτοβολταϊκάστοιχεία στα εργαστήρια της Bell Telephone στις Η.Π.Α. κατά τη δεκαετία του1950. Οι συσκευές αυτές παράγουν ηλεκτρική ισχύ μετατρέποντας την ενέργειαακτινοβολίας του ήλιου και είναι κατασκευασμένες από λεπτές πλάκες πυριτίουυψηλής καθαρότητας. Η ιστορική τους εξέλιξη περιγράφεται συνοπτικά παρακάτω.1941 Κατασκευή του πρώτου φωτοβολταϊκού στοιχείου από πυρίτιο (Si)1956 Η πρώτη εμπορική παραγωγή ηλιακών στοιχείων1958 Εκτόξευση του αμερικάνικου δορυφόρου Vanguard I ο οποίος έχει ως βοηθητική πηγήενέργειας 6 στοιχεία Si1958 Εκτόξευση σοβιετικού δορυφόρου με μοναδική πηγή ενέργειας τα φωτοβολταϊκά στοιχεία.1981 Πτήση πάνω από την Μάγχη του αεροπλάνου Solar Challenger εξοπλισμένου με 16.128φωτοβολταϊκά στοιχεία Si συνολικής ισχύος 2,7kW1981 Η πρώτη εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ισχύος 100kWp στην Ελλάδα, η μεγαλύτερη στηνΕυρώπη1983 Έναρξη λειτουργίας του πρώτου φωτοβολταϊκού σταθμού ισχύος 1MWp στην Βικτροβίλ.3.4. Σχετικά με το φάροΗ ονομασία των φάρων συνδέεται άμεσα με τον πύργο που έκτισε στο Αιγυπτιακόνησί Φάρος, στα ανατολικά της εισόδου του λιμανιού της Αλεξάνδρειας, ομεγάλος Αρχιτέκτονας των Ελληνιστικών χρόνων Σώστρατος. Ο πύργος κτίστηκεστις αρχές του 3ου π.Χ. αιώνα και κατέρρευσε από σεισμό τον 8ο μ. Χ. αιώνα.Από το όνομα αυτού του νησιού της Αιγύπτου πήραν την ονομασία τους όλοι οιπυρσοφόροι πύργοι, οι οποίοι χρησίμευαν για την επισήμανση της πορείας τωνπλοίων. Από τότε επικράτησε αυτή η ονομασία.Μέχρι τον 18ο αιώνα στη λειτουργία των φάρων χρησιμοποιούνταν για τηνπαραγωγή της φλόγας, ως καύσιμη ύλη, τα ξύλα, τα κάρβουνα, ή ακόμη καιδιάφορες ρητίνες. Από τον 18ο αιώνα και μετά αντικαταστάθηκε η παραπάνωκαύσιμη ύλη και καθιερώθηκε το λάδι και κυρίως το πετρέλαιο.Οι απαιτήσεις όμως της ασφαλούς ναυσιπλοΐας για ανεγέρσεις φάρων σεδυσπρόσιτες περιοχές όπως οι ύφαλοι, οι σκόπελοι, οι βραχονησίδες κ.ά. και ηανάγκη παρουσίας ανθρώπων στους φάρους αυτούς, οδήγησε την έρευνα στηνκατασκευή φωτιστικών μηχανημάτων που δεν απαιτούσαν την καθημερινήανθρώπινη παρουσία. Έτσι το 1911 η Σουηδική εταιρεία AGA παρουσίασε μίατέτοια συσκευή που λειτουργούσε με αέριο ασετιλίνης. Η συσκευή αυτή άναβεαυτόματα τη νύχτα και τις μέρες με πυκνή συννεφιά και έσβηνε πάλι αυτόματαόταν υπήρχε επαρκής ορατότητα. Την περίοδο 1913-16 εγκαταστάθηκαν 25τέτοιοι αυτόματοι φάροι σε ισάριθμες περιοχές της χώρας μας.
  9. 9. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 9Από το 1946 έχουμε τη χρήση του ηλεκτρικού ρεύματος στη λειτουργία τωνφάρων, εκεί όπου τα κτίσματα αυτά ήταν προσιτά και η ηλεκτροδότησή τους ήτανεύκολη. Τα τελευταία χρόνια σταδιακά εγκαταλείπεται και η ηλεκτρική ενέργειακαι αντικαθίσταται με φωτοβολταϊκά στοιχεία που μετατρέπουν την ηλιακήενέργεια σε ηλεκτρική.Διάφοροι φάροι παλαιότερα και σήμερα: (Λιθόκτιστος φάρος)(1925 περίπου) (Ο ίδιος φάρος σήμερα)
  10. 10. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 104. Επιστημονικά στοιχεία – Αρχή λειτουργίαςΗ ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική με τα φωτοβολταϊκά στοιχεία.Εικόνα 4.1 Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενοΗ αρχή λειτουργίας των φωτοβολταϊκών στοιχείων στηρίζεται στο φωτοηλεκτρικόφαινόμενο το οποίο πρώτα παρατηρήθηκε από τον γερμανό φυσικό Hertz το1887, και εξηγήθηκε από τον Einstein, το 1905 (για την εξήγηση αυτή ο Einsteinτιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής). Το φως που πέφτει στο κύτταρο είναιμια ροή φωτονίων. Καθώς τα φωτόνια χτυπούν το κύτταρο, ελευθερώνουνηλεκτρόνια. Αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κυκλοφορούν μέσα στο υλικό μεαποτέλεσμα την δημιουργία ηλεκτρικής τάσης και ηλεκτρικού ρεύματος αν το Φ/Β στοιχείο συνδεθεί με κύκλωμα. Στην εργασία μας, λοιπόν, το ηλεκτρικό ρεύμαπου παράγεται από τα φωτοβολταϊκά στοιχεία μεταφέρεται μέσω των καλωδίωνστο λαμπτήρα με αποτέλεσμα αυτός να ανάβει.Ένα βασικό χαρακτηριστικό των φωτοβολταϊκών στοιχείων που πρέπει ναβελτιωθεί για να υπάρξει σημαντική εξάπλωση της χρήσης τους είναι η σχετικάχαμηλή απόδοσή τους, δηλαδή το γεγονός ότι μετατρέπουν σε ηλεκτρικήενέργεια ένα μικρό μόνο ποσοστό της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας.Όμως αν συνδεθούν πολλά μαζί, μπορεί να ληφθεί σημαντική ισχύς.Το παραγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα από το Φ/Β στοιχείο μπορεί ναχρησιμοποιηθεί σε οικιακές ή άλλες χρήσεις όπως η λειτουργία του μικρούλαμπτήρα του φάρου της εργασίας μας. Βέβαια το Φ/Β στοιχείο παράγειηλεκτρικό ρεύμα μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτό σημαίνει ότι στηνπερίπτωση πραγματικής εφαρμογής για την ηλεκτροδότηση φάρου, το Φ/Βστοιχείο συνδέεται την ημέρα με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες οι οποίεςαποθηκεύουν την ενέργεια από το στοιχείο και την αποδίδουν αργότερα (στηδιάρκεια της νύχτας) όταν το στοιχείο δεν μπορεί να λειτουργήσει. Αυτή ηδυνατότητα αποθήκευσης της ηλιακής ενέργειας ώστε να χρησιμοποιείται όποτεχρειάζεται είναι χαρακτηριστικό στοιχείο μεγάλης σημασίας και αφορά και άλλεςανανεώσιμες πηγές (π.χ. αιολική ενέργεια) οι οποίες δεν είναι συνεχώς διαθέσιμεςαλλά εξαρτώνται από την ώρα της ημέρας, τις καιρικές συνθήκες κλπ.
  11. 11. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 115. Επιπτώσεις στο περιβάλλονΗ χρήση των Φ/Β στοιχείων για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σεηλεκτρική αποσκοπεί στην κάλυψη της ανάγκης σε ενέργεια προστατεύονταςταυτόχρονα το περιβάλλον.Κάθε κιλοβατώρα ηλεκτρισμού που προμηθευόμαστε από το δίκτυο της ΔΕΗ καιπαράγεται από ορυκτά καύσιμα, επιβαρύνει την ατμόσφαιρα με ένα τουλάχιστονκιλό διοξειδίου του άνθρακα. Ένα τυπικό φωτοβολταϊκό σύστημα του ενόςκιλοβάτ (1 kW) καταλαμβάνει περίπου 10 τ.μ. και παράγει σε μία ώρα μίακιλοβατώρα ηλεκτρισμού αποτρέποντας έτσι την εκπομπή ενός κιλού διοξειδίουτου άνθρακα ανά ώρα. Αυτό αντιστοιχεί στην αποτροπή της εκπομπής περίπου1,3 τόνων διοξειδίου του άνθρακα κάθε χρόνο, όσο δηλαδή θα απορροφούσανδύο στρέμματα (2000 τ.μ.) δάσους. Επιπλέον, συνεπάγεται λιγότερες εκπομπέςάλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα αιωρούμενα μικροσωματίδια, τα οξείδια τουαζώτου, οι ενώσεις του θείου, κ.λπ). Το διοξείδιο του άνθρακα είναι τοσημαντικότερο “αέριο του θερμοκηπίου” και οι εκπομπές του πυροδοτούν τοφαινόμενο της υπερθέρμανσης του πλανήτη και αλλάζουν το κλίμα της Γης, ενώ ηατμοσφαιρική ρύπανση έχει σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον.Η στροφή στις καθαρές πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή, αποτελεί τη μόνηδιέξοδο για την αποτροπή των κλιματικών αλλαγών που απειλούν σήμερα τονπλανήτη και για τη μείωση της ρύπανσης του αέρα. Συνεπώς τα φωτοβολταϊκάσυνεπάγονται σημαντικά οφέλη για το περιβάλλον και την κοινωνία.
  12. 12. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 126. Χρησιμότητα στην κοινωνίαΌπως είναι γνωστό, οι ενεργειακές ανάγκες του σύγχρονου ανθρώπου είναιεξαιρετικά υψηλές. Αυτές καλύπτονται σήμερα, κατά πολύ μεγάλο ποσοστό, απόορυκτές καύσιμες ύλες (άνθρακας, πετρέλαιο, φυσικό αέριο) των οποίων ηαποθηκευμένη χημική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα με καύση. Η χρήσηόμως αυτών των καυσίμων υλών έχει σημαντικότατα μειονεκτήματα. Κατά τηνκαύση παράγονται σημαντικές ποσότητες ρύπων με αποτέλεσμα την εξαιρετικάμεγάλη επιβάρυνση του περιβάλλοντος.Όλες σχεδόν οι μεγάλες πόλεις αντιμετωπίζουν σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης μεεπιπτώσεις στη υγεία των ανθρώπων, οι θάλασσες και οι ποταμοί ρυπαίνονται απόενεργειακά απόβλητα και επικίνδυνες κλιματικές αλλαγές απειλούν τον πλανήτημας. Εξίσου μεγάλο μειονέκτημα αποτελεί το γεγονός ότι οι ορυκτές καύσιμεςύλες δεν είναι ανανεώσιμες και αργά ή γρήγορα θα εξαντληθούν. Αυτό έχει σαναποτέλεσμα και πολλές συγκρούσεις για τον έλεγχο των κοιτασμάτων τους.Αποτελεί λοιπόν πρόκληση για την κοινωνία μας η χρήση των ήπιων, καθαρών καιανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην πρώτη θέση των οποίων βρίσκεται η ηλιακήενέργεια. Η ηλιακή ακτινοβολία δεν ελέγχεται από κανέναν και αποτελεί ένανανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό πόρο.Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα δεν ρυπαίνουν, έχουν αθόρυβη λειτουργία,αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής, δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τιςανάγκες, δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (στο ηλεκτρικόδίκτυο ή σε μπαταρίες) και απαιτούν ελάχιστη συντήρηση. Στις αναπτυγμένεςχώρες γίνεται εντατική έρευνα για την δημιουργία νέων, πιο αποδοτικών και πιοφτηνών υλικών για Φ/Β στοιχεία. Στόχος είναι η δημιουργία στοιχείων που θακαλύπτουν τις ανάγκες καταρχήν νοικοκυριών και ίσως στο μέλλον και μικρώνβιομηχανικών μονάδων.
  13. 13. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 13Εικόνα 6.1. Κατοικίες στις ΗΠΑ που χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για νακαλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες. Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία φαίνονται στιςοροφές τους (Φωτογραφίες από την BP).
  14. 14. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 147. Υλικά και εργαλεία – Εκτίμηση κόστους κατασκευής7.1. Υλικά κατασκευής και κόστοςΦΑΡΟΣΧαρτόνι Μακέτας (2,25 €)Χαρτόνι κουσέ (0,18 €)Κουτί σε σχήμα κύβου (0 €)Κυλινδρικό ρολό από χαρτόνι (0 €)Χαρτί Α4 (0 €)Πλαστικό δοχείο (0 €)Κόλλα HART UHU (2,99 €)Κόλλα σιλικόνης (0 €)Χρώμα – τέμπερα (0 €)Φ/Β ΣΥΣΤΗΜΑΦ/Β Στοιχείο (15 €)Καλώδια (0,5 €)Λαμπτήρας (0,5 €)ΣΥΝΟΛΟ (21,42 €)7.2. ΕργαλείαΨαλίδιΠινέλοΧάρακας και διαβήτηςΚατσαβίδιΚοπίδιΠολύμετρο
  15. 15. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 157.3 Σχέδια κατασκευής
  16. 16. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 16
  17. 17. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 17
  18. 18. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 18
  19. 19. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ 19ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΜΑΘΗΤΕΣΓΥΜΝΑΣΙΟΥ, Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (KAΠE), ΠεριοδικόςΤύπος Α.Ε., Αθήνα 2007ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ΠΗΓΕΣ – ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ – ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ,Ίδρυμα Ευγενίδου, Αθήνα 1996Γ.Θ. Καλκάνης, Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΙ ΠΗΓΕΣ ΤΗΣ: ΤΙ, ΠΩΣ, ΓΙΑΤΙ.Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (KAΠE), 1η έκδοση, Πικέρμι 1997ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ: ΕΝΑΣ ΠΡΑΚΤΙΚΟΣ ΟΔΗΓΟΣ, Σύνδεσμος ΕταιρειώνΦωτοβολταϊκών, Αθήνα, Απρίλιος 2008Φωτοβολταϊκό σύστημαhttp://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A6%CF%89%CF%84%CE%BF%CE%B2%CE%BF%CE%BB%CF%84%CE%B1%CF%8A%CE%BA%CF%8C_%CF%83%CF%8D%CF%83%CF%84%CE%B7%CE%BC%CE%B1http://www.energolab.gr/index.asp?c=26http://www.bpsolar.com

×