Τα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούν μια από τις πιο διαδεδομένες μορφές αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας. Τα συστήματα αυτά έχουν την δυνατότητα να αντλούν ενέργεια από τον ήλιο και να την μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η μορφή ενέργειας έχει γίνει ευρέως γνωστή και έχει εξελιχθεί κυρίως τον τελευταίο αιώνα και θεωρείται ως μια Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας, καθώς δεν προκαλεί ρύπανση στο περιβάλλον και παράγεται χωρίς καύσιμα. Πώς λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά; Τα φωτοβολταϊκά λειτουργούν βασιζόμενα σε ένα φυσικό φαινόμενο που ονομάζεται «φωτοβολταϊκό φαινόμενο». Αυτό συμβαίνει όταν το φως που παράγει ο ήλιος, πέφτει σε συγκεκριμένα υλικά, όπως το πυρίτιο και έτσι απελευθερώνονται ηλεκτρόνια. Στη συνέχεια αυτά αρχίζουν να κινούνται μέσα στο υλικό και έτσι δημιουργούν ηλεκτρική ενέργεια. Έτσι μετά υπάρχει η δυνατότητα, το ρεύμα που παράγεται να διοχετευθεί σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα και να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ηλεκτρικών συσκευών ή για την παροχή ενέργειας σε σπίτια και επιχειρήσεις. Ενδεικτικά το φωτοβολταικο συστημα σε 2 άξονες αποδίδει περίπου 25 με 30% επιπλέον ενέργεια το χρόνο στην Ελλάδα ενώ το κόστος του είναι 10 με 15% ανώτερο από αυτό των φωτοβολταϊκών συστημάτων σε σταθερές βάσεις. Κρίσιμο θέμα είναι η αξιοπιστία και το κόστος συντήρησης των συστημάτων παρακολούθησης του ήλιου και η επίδρασή τους στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και βιωσιμότητα της επένδυσης. Για να καλυφθούν οι ανάγκες ενός σπιτιού απαιτούνται περίπου 2-3 kWp και επιφάνεια περίπου 30-50 τ.μ., ανάλογα την τεχνολογία του φωτοβολταικου συστηματος που θα επιλεχθεί. Ιστορικά στοιχεία για τα φωτοβολταϊκά Τα φωτοβολταϊκά ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά μόλις τον 19ο αιώνα, όταν το 1839 ο Γάλλος φυσικός Alexandre-Edmond Becquerel αντιλήφθηκε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο και πως ορισμένα υλικά μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν έρχονται σε επαφή με το φως. Μερικές δεκαετίες αργότερα, το 1877, κάποιοι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το σελήνιο λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όταν φωτίζεται. Το άλμα στην εξέλιξη των φωτοβολταϊκών ωστόσο έγινε το 1954, όταν κατασκευάστηκαν τα πρώτα πρακτικά φωτοβολταϊκά στοιχεία από πυρίτιο, στα εργαστήρια Bell. Έκτοτε, η τεχνολογία αυτή δεν σταμάτησε να εξελίσσεται και η χρήση της άρχισε να διευρύνεται σε διάφορους τομείς, ενώ σήμερα τα φωτοβολταϊκά χρησιμοποιούνται σε πάρα πολλές χώρες παγκοσμίως. Τα φωτοβολταικα συστήματα σήμερα Στις μέρες μας τα φωτοβολταϊκά συστήματα, συνεχίζουν να βασίζονται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο αξιοποιώντας εξελιγμένες τεχνολογίες που ανταποκρίνονται στην σύγχρονη εποχή. Το κέντρο ενός φωτοβολταϊκού συστήματος είναι το φωτοβολταϊκό στοιχείο ή αλλιώς ηλιακή κυψέλη. Αυτό ουσιαστικά είναι μια ηλεκτρονική διάταξη που κατασκευάζεται από ημιαγώγιμα υλικά, όπως το πυρίτιο. Έτσι, όταν το φως του ήλιου φτάνει στην επιφάνειά του, το φωτοβολταϊκό φαινόμενο ενεργοποιείται και μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται καθώς τα φωτόνια από το φως του ήλιου μεταφέρουν ενέργεια στα ηλεκτρόνια του υλικού και τότε αυτά ξεκινούν να κινούνται, με αποτέλεσμα να δημιουργούν ηλεκτρική τάση. Ένα σύστημα από φωτοβολταϊκά, αποτελείται από πάνελ αλλά και από πολλά ακόμη μέρη. Τα φωτοβολταικα στοιχεία συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας τα φωτοβολταικα πανελ, τα οποία τοποθετούνται είτε στο έδαφος πάνω σε ειδικές βάσεις, είτε σε στέγες. Σε αυτά παράγεται αρχικά συνεχές ρεύμα κι έπειτα, με τη βοήθεια ενός μετατροπέα, αλλάζει σε εναλλασσόμενο, προκειμένου να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τις ηλεκτρικές συσκευές ή να διοχετευθεί στο ηλεκτρικό δίκτυο. Γενικώς στις εγκαταστάσεις αυτές υπάρχουν καλώδια, ασφάλειες, ρυθμιστές φόρτισης και μπαταρίες φωτοβολταϊκών για αποθήκευση ενέργειας, ανάλογα και με τη λειτουργία του συστήματος. Αναφορικά με τη λειτουργία των φωτοβολταικα, οι περισσότεροι τύποι βασίζονται στο πυρίτιο. Σε αυτή την τεχνολογία, το πυρίτιο επεξεργάζεται σε πολύ υψηλή καθαρότητα και σχηματίζει μεγάλους κρυστάλλους, οι οποίοι κόβονται μετά σε λεπτά δισκία, γνωστά ως wafers. Από αυτά κατασκευάζονται τα φωτοβολταϊκά κύτταρα, τα οποία αποτελούν τη βάση των φωτοβολταικων πανελ. Πέραν της τεχνολογίας του κρυσταλλικού πυριτίου, υπάρχουν και άλλες μέθοδοι με τις οποίες κατασκευάζονται τα φωτοβολταικα πανελ όπως τα φωτοβολταϊκά λεπτού υμένα, που χρησιμοποιούν πολύ λεπτά στρώματα υλικών πάνω σε γυαλί ή μέταλλο. Αυτές οι τεχνολογικές εξελίξεις έχουν συμβάλλει σημαντικά στην βελτίωση της απόδοσης που έχουν τα φωτοβολταϊκά συστήματα, μειώνοντας το κόστος παραγωγής. Που χρησιμοποιούνται τα φωτοβολταϊκά συστήματα Οικιακή χρήση Πολλοί ιδιώτες τις τελευταίες δεκαετίες επιλέγουν να εγκαταστήσουν φωτοβολταϊκά συστήματα για οικιακή χρήση. Σε αυτές τις περιπτώσεις τα φωτοβολταϊκά εγκαθίστανται συνήθως στις στέγες κατοικιών ή σε μικρούς υπαίθριους χώρου. Τα νοικοκυριά, με αυτόν τρόπο καταφέρνουν να παράγουν μέρος ή και ολόκληρο το σύνολο της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνουν. Την ενέργεια που παράγουν, μπορούν να την καταναλώσουν για τον φωτισμό της κατοικίας, τη λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών, τη θέρμανση του νερού αλλά και για άλλες καθημερινές ανάγκες. Έτσι, οι ιδιοκτήτες επωφελούνται οικονομικά καθώς μειώνεται σημαντικά το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας για το νοικοκυριό, ενώ παράλληλα, ενισχύεται η χρήση πιο οικολογικών μέσων άντλησης ενέργειας. Επαγγελματική Χρήση Η χρήση φωτοβολταϊκών στον επαγγελματικό τομέα είναι ακόμη πιο διαδεδομένη. Φωτοβολταϊκά συστήματα εγκαθίστανται συχνά από επιχειρήσεις, βιομηχανίες και αγροτικές μονάδες με σκοπό να καλύψουν τις εκτεταμένες ανάγκες που έχουν για ηλεκτρική ενέργεια. Σε αυτές τις περιπτώσεις τα φωτοβολταικα πανελ τοποθετούνται σε στέγες μεγάλων κτιρίων, αποθηκών ή σε ειδικά διαμορφωμένους χώρους στο έδαφος. Ακόμη, υπάρχουν μεγάλης έκτασης φωτοβολταϊκά «πάρκα», όπως συνήθως ονομάζονται, στα οποία τοποθετούνται εκατοντάδες φωτοβολταικα πανελ για να καλύψουν σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Τα φωτοβολταικα πανελ, όταν χρησιμοποιούνται στο επαγγελματικό τομέα, προσφέρουν σημαντικά οφέλη. Η μείωση του λειτουργικού κόστους και η ενεργειακή ανεξαρτησία, είναι από τα σημαντικότερα. Επίσης, καθώς οι ανάγκες για ενέργεια στις μεγάλες επιχειρήσεις και βιομηχανίες είναι τεράστιες, με τα φωτοβολταϊκά, μειώνονται οι εκπομπές ρύπων κι έτσι προστατεύεται περισσότερο το περιβάλλον. Βασικές προϋποθέσεις για να εγκατασταθούν φωτοβολταικα Για να εγκατασταθούν σε έναν χώρο τα φωτοβολταϊκά συστήματα, είναι απαραίτητο να πληρούνται κάποιες βασικές προϋποθέσεις, ώστε να πληρούν τους κανόνες ασφαλείας και να είναι αποδοτικοί. Αρχικά, είναι σημαντικό να εξετάζεται προσεκτικά ο χώρος όπου θα εγκατασταθούν τα φωτοβολταϊκά. Για να εγκατασταθούν τα συστήματα αυτά, χρειάζεται επαρκής επιφάνεια, με σωστό προσανατολισμό – ιδανικά προτείνεται ο νότιος- και να είναι ανεμπόδιστη η θέα από δέντρα ή άλλα ψηλότερα κτίρια. Επίσης, λαμβάνεται υπόψη η στατικότητα του κτιρίου, λόγω του βάρους που προσθέτουν επιπλέον τα φωτοβολταικα πανελ που τοποθετούνται. Σημαντικό βήμα πριν από κάθε τέτοια εγκατάσταση είναι η μελέτη από έναν εξειδικευμένο μηχανικό. Ακόμη, χρειάζεται συμμόρφωση με το ισχύον νομικό πλαίσιο που αφορά αυτές τις εγκαταστάσεις. Για τις εγκαταστάσεις για οικιακή χρήση στην Ελλάδα, δεν απαιτείται οικοδομική άδεια, αλλά μπορεί να χρειαστεί έγκριση μικρής κλίμακας εργασιών. Ωστόσο όσον αφορά σε μεγαλύτερα ή επαγγελματικά έργα, για να διεκπεραιωθεί η διαδικασία χρειάζονται άδειες παραγωγής, περιβαλλοντική αδειοδότηση και σύμβαση σύνδεσης με τον διαχειριστή του δικτύου. Επιπλέον, είναι απαραίτητη η ηλεκτρική διασύνδεση του συστήματος. Το φωτοβολταϊκό πρέπει να συνδεθεί με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και να πληροί τις τεχνικές προδιαγραφές ασφαλείας. Αυτό περιλαμβάνει την εγκατάσταση κατάλληλου μετατροπέα και συστημάτων προστασίας. Για συστήματα αυτοπαραγωγής με συμψηφισμό ενέργειας, απαιτείται ειδική σύμβαση με τον προμηθευτή ηλεκτρικής ενέργειας. Σχετικά με τις επαγγελματικές εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών, ενδέχεται να απαιτούνται πρόσθετες εγκρίσεις όπως περιβαλλοντικές μελέτες ή άδειες χρήσης γης. Συνολικά, η σωστή προετοιμασία και η τήρηση των προϋποθέσεων αποτελούν καθοριστικούς παράγοντες για τη νόμιμη και αποδοτικότερη αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. Γιατί να επιλέξεις τα φωτοβολταϊκά συστήματα Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας διαφοροποιείται για αρκετούς λόγους από τις άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αρχικά είναι εύκολο να παραχθεί ηλιακή ενέργεια ακόμη και σε πολύ μικρή κλίμακα και για αυτό το λόγο προτείνεται συχνά και για οικιακή χρήση. Επίσης, σε αυτές τις περιπτώσεις η εγκατάστασή τους είναι τόσο εύκολη, που μπορεί να γίνει και από τους ίδιους τους ιδιώτες, πάντα με τη σωστή καθοδήγηση από τους ειδικούς. Όσον αφορά την τοποθέτησή της, αυτή είναι δυνατόν να πραγματοποιηθεί ακόμη και στις πόλεις, πάνω σε ψηλά κτίρια. Σχετικά με το κόστος συντήρησής τους αυτό είναι αμελητέο και η διάρκεια ζωής τους αρκετή. Γενικώς, αποτελούν value for money επένδυση, η οποία συμβάλλει και στον οικονομικό τομέα του κάθε είδους ενδιαφερόμενου -επαγγελματία ή μη- αλλά και στο περιβαλλοντικό αποτύπωμα, καθώς δεν παράγει καθόλου ρύπους αλλά ούτε και θόρυβο. Επιδοτούμενα προγράμματα & φωτοβολταϊκά στη στέγη Υπάρχουν κατά καιρούς με πρωτοβουλία της κυβέρνησης επιδοτήσεις για την εγκατάσταση φωτοβολταικων συστηματων επιτρέποντας σε νοικοκυριά και αγρότες να παράγουν τη δική τους πράσινη ενέργεια προσφέροντας σημαντικές επιχορηγήσεις που καλύπτουν μέρος του κόστους εγκατάστασης (Έως και 60% ). Ένα τέτοιο πρόγραμμα είναι και το φωτοβολταϊκά στη στέγη το οποίο στοχεύει στοχεύει στην εγκατάσταση φωτοβολταϊκών σταθμών αυτοκατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε συνδυασμό με συστήματα ηλεκτρικών συσσωρευτών ( μπαταρίες φωτοβολταικων ), τα οποία συμβάλλουν στην εξοικονόμηση ενέργειας, στην επιδίωξη το κτιριακό απόθεμα να πλησιάσει το 2050 προδιαγραφές σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας, καθώς και σε χαμηλότερο κόστος διαβίωσης. Το πρόγραμμα Φωτοβολταϊκά στη Στέγη, επιχορηγεί τα νοικοκυριά για την εγκατάσταση φωτοβολταικων συστημάτων με σύστημα αποθήκευσης ( Μπαταριες φωτοβολταικων ) και τους αγρότες για την εγκατάσταση φωτοβολταικου συστηματος με ή χωρίς σύστημα αποθήκευσης για αυτοκατανάλωση με εφαρμογή ενεργειακού συμψηφισμού. Φωτοβολταϊκά συστήματα στην Ελλάδα Λαμβάνοντας υπόψη την ηλιοφάνεια της Ελλάδας, η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων βρίσκει αναμφίβολα πρόσφορο έδαφος για ανάπτυξη στη χώρα. Η ηλιακή ενέργεια υπάρχει σε αφθονία και είναι σίγουρα από τις ενέργειες με τα μεγαλύτερα αποθέματα στη φύση. Η εγκατάστασή τους μπορεί να συμβάλει θετικά στην ανάπτυξη της οικονομίας της βιομηχανίας αυτής αλλά και των ιδιωτών, οι οποίοι αναζητούν αξιόπιστες και οικονομικά πιο συμφέρουσες εναλλακτικές από το πετρέλαιο και τη βενζίνη, κυρίως στις μέρες μας που έχει αυξηθεί η ζήτηση για ηλεκτροκίνητα οχήματα. Συμπερασματικά, τα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούν μια βιώσιμη επιλογή που εξυπηρετεί τόσο την οικονομική εξοικονόμηση όσο και την προστασία του περιβάλλοντος, συμβάλλοντας σε ένα πιο «πράσινο» και ανθεκτικό ενεργειακό μέλλον.