Ηλιακος φουρνος

Το ηλιακό φουρνάκι που μαγειρεύει τα πάντα!

Εδώ θα δούμε πως κατασκευάζεται ένας ηλιακός φούρνος, δηλαδή μια απλή και πολύ φθηνή κατασκευή η οποία θα μπορεί να μαγειρεύει οποιοδήποτε φαγητό ή να βράζει νερό, μόνο με την ηλιακή ενέργεια και χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Το ηλιακό φουρνάκι υπάρχει και σε εμπορική έκδοση στο εξωτερικό, όπου πωλείται προς περίπου 200 Ευρώ. Εμάς θα μας στοιχίσει λιγότερο από 30 Ευρώ!
Ο ηλεκτρικός φούρνος μπορεί να ρυθμιστεί σε θερμοκρασία 200 βαθμών κελσίου για το μαγείρεμα. Το φαγητό όμως θα μπορούσε να ψηθεί και με πολύ μικρότερη θερμοκρασία, απλά στο διπλάσιο χρόνο.
Έχει αποδειχθεί ότι όλα τα τρόφιμα μαγειρεύονται σε θερμοκρασίες πάνω από 100 βαθμούς. Ο ηλιακος φουρνος αναπτύσσει θερμοκρασίες από 110-140 βαθμούς, ανάλογα με την ηλιοφάνεια.

Πως αναπτύσσει τέτοιες θερμοκρασίες ο ηλιακός φούρνος;

Παραλείποντας τις λεπτομέρειες που θα δούμε παρακάτω, μπορούμε να πούμε ότι το ηλιακό φουρνάκι είναι ουσιαστικά ένα μονωμένο κουτί με γυάλινο καπάκι. Η ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά το τζάμι και μετατρέπεται σε θερμότητα η οποία παγιδεύεται κατά το μεγαλύτερο μέρος της στο εσωτερικό του κουτιού, αυξάνοντας συνεχώς τη θερμοκρασία (φαινόμενο του θερμοκηπίου).
Σε περίπου 45 λεπτά έχει φθάσει τους 100 βαθμούς, που είναι και το σημείο βρασμού του νερού. Ο ηλιακος φουρνος ΔΕΝ χρειάζεται συνεχή ηλιοφάνεια: Αρκεί ο ήλιος να φαίνεται για 30 λεπτά κάθε ώρα, ας υπάρχει συννεφιά την υπόλοιπη ώρα.
Επίσης, το ηλιακό φουρνάκι δεν χρειάζεται υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Μπορεί να μαγειρέψει ακόμη και αν έχει στρώσει χιόνι και η θερμοκρασία είναι 2 βαθμοί. Αρκεί να υπάρχει ηλιοφάνεια. Είναι φυσικά λογικό να περιμένουμε ότι τους μήνες Νοέμβριο έως Φεβρουάριο θα είναι λιγότερες οι κατάλληλες ημέρες για τον ηλιακό φούρνο, από ότι τον υπόλοιπο χρόνο.

Πως κατασκευάζεται το ηλιακο φουρνακι

Η κατασκευή είναι πολύ εύκολη, ενώ το κόστος των υλικών δεν ξεπερνά τα 30 Ευρώ. Κάτω από προϋποθέσεις μάλιστα, μπορεί να είναι και μικρότερο των 5 Ευρώ!

1. Πρώτα παραγγέλνουμε από ένα ξυλουργείο δύο έτοιμα ξύλινα κουτιά όπως στην φωτογραφία πάνω αριστερά. Το ένα κουτί πρέπει να είναι λίγο μικρότερο από το άλλο ώστε το μικρό κουτί να χωρά μέσα στο μεγάλο, αφήνοντας περίπου 3 cm κενό από τα πλαϊνά και το κάτω μέρος. Αυτό το κενό θα το γεμίσουμε με τσαλακωμένα κομμάτια εφημερίδας για μόνωση.
2. Από μια βιοτεχνία τζαμιών παραγγέλνουμε ένα κομμάτι τζάμι πάχους 5 mm, με διαστάσεις τέτοιες ώστε να καλύπτουν όλο το πάνω μέρος του μεγάλου εξωτερικού κουτιού (σαν καπάκι).
3. Καλύπτουμε τα εσωτερικά τοιχώματα του μικρού κουτιού με αλουμινόχαρτο, ώστε να αντανακλούν το φως που δεν φθάνει απ' ευθείας στο σκεύος μαγειρέματος, πάνω σε αυτό δια της αντανάκλασης (φωτογραφία πάνω δεξιά). Προσοχή ώστε η κόλλα που θα χρησιμοποιήσουμε να είναι μη τοξική σε υψηλές θερμοκρασίες. Στη βάση του εσωτερικού μικρού κουτιού τοποθετούμε ένα κομμάτι από σκουρόχρωμο μέταλλο ή λαμαρίνα.
4. Τοποθετούμε μια μονωτική ταινία από αφρώδες υλικό (σαν αυτή που χρησιμοποιείται για μόνωση σε παράθυρα), περιμετρικά στην πάνω πλευρά των δύο κουτιών που θα ακουμπά το τζάμι. Προσοχή να μην υπάρχει δυνατότητα διαρροής αέρα έξω από το μικρό κουτί όταν τοποθετείται το τζάμι.
5. Τέλος, φτιάχνουμε (σαν καπάκι) κι έναν ανακλαστήρα από ξύλο και αλουμινόχαρτο, ο οποίος θα αντανακλά ακόμη περισσότερο φως μέσα στον ηλιακό φούρνο, για ακόμη μεγαλύτερη απόδοση.

Μια μικρή κλίση προς τον ήλιο αυξάνει την απόδοση. Το σκεύος πρέπει να έχει καπάκι και να είναι μεταλλικό και σκουρόχρωμο, κατά προτίμηση μαύρο. Επίσης, να μην είναι πολύ μεγάλο (ίσα που να χωράει το φαγητό).
Αν θέλουμε έναν οικονομικότερο και πρόχειρο ηλιακό φούρνο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κουτιά από χαρτόνι και αντί για καπάκι από τζάμι, ένα διάφανο πλαστικό φύλλο φούρνου (πωλείται στα Σούπερ Μάρκετ). Η απόδοση και η αντοχή του φούρνου όμως θα είναι πολύ μικρότερη.

Η δοκιμή του ηλιακου φουρνου

Η δοκιμή έγινε Απρίλιο με εξωτερική θερμοκρασία περίπου 23 βαθμούς C και λιακάδα. Το ψηφιακό θερμόμετρο, όπως φαίνεται και στις παρακάτω φωτογραφίες, έδειξε στο εσωτερικό του φούρνου 97 βαθμούς C! Το μπιφτέκι ψήθηκε πολύ καλά μέσα σε περίπου 90 λεπτά, όσο και τα χωριάτικα λουκάνικα που ακολούθησαν!

Γενικά τα χοντρά κομμάτια, οι πατάτες και τα όσπρια θέλουν περισσότερο χρόνο, ενώ τα λεπτά κομμάτια κρέατος, τα ζυμαρικά (ρύζι, μακαρόνια σε λίγο νερό) και τα λαχανικά θέλουν αρκετά λιγότερο χρόνο.

Παρατηρήσεις για τον ηλιακό φούρνο:

Όσο μεγαλύτερη (μέχρι ενός ορίου όμως) η επιφάνεια του τζαμιού από όπου μπαίνει ο ήλιος, τόσο μεγαλύτερη η ισχύς (περίπου 1.000W ανά τ.μ.). Το ιδανικό είναι περίπου 50Χ60cm με εσωτερικό ύψος γύρω στα 25cm. Το τζάμι να έχει πάχος 5-6mm.

Το καλύτερο υλικό για ανακλαστήρας είναι ο καθρέπτης (αντανακλά το 90% ενώ το αλουμινόχαρτο το 40%). Με 3 ανακλαστήρες είναι λίγο καλύτερα, προσθέτει όμως σε δυσκολία γιατί θα πρέπει να επαναπροσανατολίζεις το φούρνο προς τον ήλιο κάθε μισή ώρα περίπου, αλλιώς κάποιος από τους πλαϊνούς ανακλαστήρες θα ρίχνει σκιά μέσα. Οπότε για αρχή προτείνω με έναν ανακλαστήρα και αν μετά από δοκιμή του φούρνου υπάρξει ανάγκη για βελτίωση της απόδοσης, προσθέτεις άλλους δύο.

Ισχυρα ηλιακα φωτιστικα κηπου

Μια απλή και οικονομική κατασκευή για ισχυρά ηλιακα φωτιστικα κηπου με φωτοβολταικα

Εδώ θα δούμε πως μπορούμε με πολύ απλό τρόπο (και πολύ οικονομικά) να φωτίσουμε τον κήπο ή το μπαλκόνι μας με δωρεάν ενέργεια από τον ήλιο! Η λύση αυτή είναι τόσο απλή που κυριολεκτικά μπορεί να την εφαρμόσει ο καθένας...
Ας ξεκινήσουμε από το πρόβλημα: Με τις συνηθισμένες λύσεις του εμπορίου έχουμε τα παρακάτω προβλήματα:

1. Υπάρχουν φθηνά ηλιακα φωτιστικα κηπου, αλλά φωτίζουν λιγότερο κι από ένα ...κεράκι.
2. Υπάρχουν κάποια ηλιακά φωτιστικά που είναι σχετικά ισχυρά αλλά είναι πολύ ακριβά (περίπου 100 ευρώ το ένα) αφού απαιτούν πολλά ισχυρά φωτοβολταικα πανελάκια (ένα σε κάθε φωτιστικό) που είναι ακριβά και πολλές φορές αντιαισθητικά λόγω μεγέθους.
3. Υπάρχει τέλος και η ακριβότερη λύση (πάνω από 1.000 ευρώ) με τα συνηθισμένα φωτιστικά κήπου με λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας που αντί να τροφοδοτούνται από το δίκτυο της ΔΕΗ, συνδέονται σε ένα κεντρικό ισχυρό - και ακριβό - φωτοβολταϊκό πάνελ και μεγάλο συσσωρευτή (εξ΄ αιτίας της μεγάλης κατανάλωσης λόγω πολλών λαμπτήρων που μάλιστα λειτουργούν για πολλές ώρες κάθε βράδυ).

Η καλύτερη λύση λοιπόν θα ήταν η 3η από τις παραπάνω, αρκεί να μην απαιτούσε μεγάλα φωτοβολταικα πάνελ και μεγάλο συσσωρευτή (μπαταρία) που είναι πανάκριβα... Άρα πρέπει να μειωθεί η κατανάλωση ρεύματος, χρησιμοποιώντας λαμπτήρα ακόμη χαμηλότερης κατανάλωσης. Στην παρακάτω φωτογραφία βλέπουμε ένα σποτ 12V που φωτίζει με 18 led και έχει κατανάλωση μόλις 1,3 Watt στα 12V (τέσσερις φορές χαμηλότερη από αυτή του μικρότερου λαμπτήρα εξοικονόμησης ενέργειας)!

Προμηθεύτηκα λοιπόν τέσσερα φωτιστικά κήπου από αυτά που κυκλοφορούν στο εμπόριο. Όλα είναι κατάλληλα, δεν έχει σημασία αν είναι ηλιακά φωτιστικά ή από τα συνηθισμένα για το δίκτυο της ΔΕΗ. Απλά αντί για συνηθισμένο λαμπτήρα τοποθέτησα μέσα τους το παραπάνω σποτάκι όπως για παράδειγμα στις παρακάτω φωτογραφίες:

Ετοίμασα έτσι και τα τέσσερα φωτιστικά. Στο τέλος τοποθέτησα σε όλα το πάνω μέρος του φωτιστικού και το τελικό αποτέλεσμα είναι άψογο και επαγγελματικό:

Όπως βλέπουμε στην παραπάνω φωτογραφία, από την ειδική έξοδο στο κάτω μέρος του κάθε φωτιστικού βγαίνουν δύο καλώδια - ένα μαύρο κι ένα κόκκινο (το αρνητικό και το θετικό αντίστοιχα).

Οι συνδέσεις των καλωδίων των φωτιστικών, της μπαταρίας και του φωτοβολταικου στον ρυθμιστή φόρτισης

Όλα τα μαύρα (αρνητικά) καλώδια των φωτιστικών συνδέονται στην αντίστοιχη υποδοχή του ρυθμιστή φόρτισης (σημειώνεται με - πλην). Όλα τα κόκκινα (θετικά) καλώδια συνδέονται στην αντίστοιχη υποδοχή του ρυθμιστή φόρτισης (σημειώνεται με + συν), όπως στην παρακάτω φωτογραφία οι δυο υποδοχές στα δεξιά του ρυθμιστή φόρτισης:

Από τις δύο μεσσαίες υποδοχές του ρυθμιστή φόρτισης (πάλι σημειωμένες με συν και πλην), ξεκινάνε τα καλώδια που καταλήγουν πάνω στους αντίστοιχους πόλους της μπαταρίας όπως θα δούμε και παρακάτω (το θετικό στο θετικό πόλο της μπαταρίας και το αρνητικό στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας).

Στίς δύο αριστερές υποδοχές (που πάλι σημειώνονται με συν και πλην πάνω στο ρυθμιστή φόρτισης) συνδέονται τα δύο αντίστοιχα καλώδια του φωτοβολταικου πάνελ που θα φορτίζει τη μπαταρία.

Τα καλώδια πρέπει να μπουν σε ειδικό κανάλι (πχ σπιράλ) για να προστατεύονται από τον καιρό, όπως πρέπει και η μπαταρία με το ρυθμιστή να τοποθετηθούν σε ένα αδιάβροχο κουτί. Το πάχος των καλωδίων δεν χρειάζεται να είναι ιδιαίτερα μεγάλο. Διατομή 2,5mm είναι αρκετή, εκτός κι αν τα φωτιστικά ή η μπαταρία ή το φωτοβολταικο πάνελ είναι σε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ τους (πχ πάνω από 10 μέτρα το ένα από το άλλο).

Το τελικό αποτέλεσμα

Ο ρυθμιστής αυτός έχει τη δυνατότητα να ανάβει αυτόματα τα φωτιστικά μόλις βραδιάζει και να τα σβύνει μετά από 2 έως 12 ώρες (ρυθμιζόμενο από εμάς). Ταυτόχρονα φροντίζει για τη σωστή φόριση κι εκφόρτιση της μπαταρίας ώστε να την προστατεύει από πρόωρη φθορά.
Η κατανάλωση του συστήματος αυτού είναι 41,60 Wh (βατώρες) για 8 ώρες λειτουργίας κάθε βράδυ (4 φωτιστικά Χ 1,3 Watt X 8 ώρες). Άρα μας καλύπτει ένα μικρό φωτοβολταικο πάνελ των 10 Wp, το οποίο σε μια μέρα με ηλιοφάνεια παράγει περίπου 50 Wh (βατώρες).

Οπότε και η μπαταρία που απαιτείται δεν χρειάζεται να είναι μεγάλη: Μια μικρή - και φθηνή - 12βολτη μπαταρία μολύβδου με χωρητικότητα 12 ΑΗ (αμπερώρια) μας παρέχει όχι μόνο την κατανάλωση μιας ημέρας, αλλά παρέχει και επιπλέον αυτονομία για δυο-τρεις ημέρες χωρίς ηλιοφάνεια. Στην Ελλάδα έχουμε ηλιοφάνεια περίπου 300 ημέρες το χρόνο!

Στην παρακάτω φωτογραφία φαίνεται και το πραγματικό αποτέλεσμα αυτών των τεσσάρων φωτιστικών:

Αρκετά εντυπωσιακό, ειδικά όταν πρόκειται για πανεύκολη κατασκευή με ελάχιστο κόστος!

Το κόστος

Το φωτοβολταικο πάνελ κοστίζει σήμερα 49 ευρώ, ο ρυθμιστής 45 ευρώ και τα τέσσερα σποτάκια 28 ευρώ (7 ευρώ το ένα). Τα συγκεκριμένα φωτιστικά σώματα κοστίζουν 9 ευρώ το ένα, αλλά όπως είπαμε παραπάνω, όλων των ειδών τα φωτιστικά είναι κατάλληλα. Μια 12βολτη μπαταρία μολύβδου 12 ΑΗ (σαν αυτές που χρησιμοποιούν τα μηχανάκια) κοστίζει 30 ευρώ. Κάνει και μια μικρή μπαταρία αυτοκινήτου.

Για 8 φωτιστικά, διπλασιάζουμε τη χωρητικότητα της μπαταρίας (ή βάζουμε δεύτερη μπαταρία) και παίρνουμε και δεύτερο πάνελ. Ο ρυθμιστής παραμένει ο ίδιος, δεν χρειάζεται άλλος αφού αντέχει μέχρι και 5 φωτοβολταικα πάνελ (δηλαδή μέχρι και 20 φωτιστικά με αυτά τα σποτάκια). Τα ανάλογα ισχύουν για 12, 16 ή 20 φωτιστικά.

Κατασκευη φωτοβολταϊκού πάνελ 90 Watt

Ιδιοκατασκευή φωτοβολταϊκού στο μισό κόστος!

Εδώ θα παρουσιάσουμε την κατασκευή ενός φωτοβολταϊκού πανελ 90 Watt. Ένα τέτοιο φωτοβολταϊκό παράγει περίπου 450 Wh κάθε ημέρα με καλή ηλιοφάνεια.
Θα είναι ικανό να παρέχει την απαιτούμενη ενέργεια κάθε μέρα για φωτισμό με 3 λαμπτήρες επί 4 ώρες, μία τηλεόραση 21" για 3 ώρες, το φορητό υπολογιστή για 3 ώρες, φόρτιση κινητού τηλεφώνου, ραδιόφωνο και άλλες μικροσυσκευές!
Αν το φτιάξουμε μόνοι μας θα κοστίσει περίπου τα μισά χρήματα σε σχέση με ένα έτοιμο εμπορικό πάνελ! Για αρχή ας δούμε αναλυτικά όλα τα υλικά που θα χρειαστούμε για την κατασκευή του φ/β πάνελ.
Στο τέλος αυτού του άρθρου υπάρχει και σύνδεσμος προς τη σελίδα με τα βίντεο της κατασκευής.

Τα φ/β στοιχεία:

Το βασικότερο μέρος ενός φωτοβολταϊκού συλλέκτη (πανελ) είναι φυσικά τα επιμέρους μικρά φωτοβολταϊκά στοιχεία (ή φ/β κυψέλες) που συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρικό ρεύμα. Τα φ/β στοιχεία που θα χρησιμοποιήσουμε εδώ είναι πολυκρυσταλλικά υψηλής απόδοσης (περίπου 15%). Κάθε φωτοβολταϊκό στοιχείο δίνει περίπου 0,6Voc και λίγο πάνω από 2,5 Watt. Στη φωτογραφία απεικονίζεται ένα τέτοιο πολυκρυσταλλικό φ/β στοιχείο.
Ο κανόνας στα ηλιακά πάνελ είναι να έχουν 36 τέτοια στοιχεία, με ελάχιστο τα 32 ή 33 στοιχεία. Άρα, συνδέοντας 36 τέτοιες κυψέλες σε σειρά έχουμε έξοδο 36 Χ 0,6V = 21,6 Volt. Η πάνω πλευρά του φ/β στοιχείου με τις αποχρώσεις του μπλε (η μπροστινή, αυτή που φαίνεται στην εικόνα) είναι το αρνητικό και η κάτω πλευρά (η από πίσω γκρι πλευρά, αυτή που δεν φαίνεται στην εικόνα) το θετικό.
Πάνω στην κάθε κυψέλη υπάρχουν "οδηγοί", δύο λεπτοί διάδρομοι πάνω στους οποίους κολλάμε τα ειδικά καλώδια (πλακέ μεταλλικές ταινίες) διασύνδεσης με ηλεκτρικό κολλητήρι 40 έως 60 Watt. Τα ειδικά καλώδια  είναι ήδη εμποτισμένα και δεν χρειάζονται καλάι.

Πολλοί ρωτούν για ποιό λόγο φτιάχνουμε τα φωτοβολταικα πάνελ με τάση πάνω από 17 ή 18 Volt και όχι με 12 Volt. Ο κυριότερος λόγος είναι ότι οι μπαταρίες των 12 Volt δεν φορτίζουν με 12 Volt αλλά με περίπου 14 Volt (όχι ακριβώς, αλλά ...δεν είναι του παρόντος). Έτσι κι αλλιώς μεταξύ του πάνελ και της μπαταρίας απαιτείται ένας ρυθμιστής φόρτισης ο οποίος θέλει πάνω από 15V για να φορτίσει σωστά τη μπαταρία... Και για να πιάνουμε αυτή την τάση ακόμη και με ελαφριά συννεφιά ή τις πρωινές και απογευματινές ώρες, χρειαζόμαστε λίγο παραπάνω από 15 Volt.

Η καλωδιοταινία διασύνδεσης:

Το καλώδιο που αναφέρθηκε στην προηγούμενη παράγραφο είναι μια ειδική καλωδιοταινία (πλακέ) που είναι ήδη εμποτισμένη και δεν χρειάζεται καλάι για να κολλήσει στην πάνω και την κάτω πλευρά των φωτοβολταϊκών στοιχείων.
Όπως είπαμε, πάνω στην κάθε κυψέλη υπάρχουν δύο λεπτοί διάδρομοι πάνω στους οποίους κολλάμε την καλωδιοταινία με ηλεκτρικό κολλητήρι 40 έως 60 Watt.
Ένα αργό πέρασμα με ελαφρά πίεση αρκεί.

Το φ/β πλαίσιο ή πάνελ:

Δηλαδή η "κορνίζα" μέσα στην οποία θα τοποθετήσουμε (θα κολλήσουμε με λίγη κόλλα) τις σειρές με τις φ/β κυψέλες που περιγράψαμε παραπάνω.
Εδώ θα ακολουθήσουμε τη λύση της ιδιοκατασκευής. Όχι μόνο γιατί είναι φθηνότερη λύση αφού θα κοστίσει περίπου 40 ευρώ, αλλά επειδή η ικανοποίηση του "φτιάξτο μόνος σου" είναι απερίγραπτη (όπως και ο ...θαυμασμός των άλλων που θα δούν το τελικό αποτέλεσμα: "Αποκλείεται να το έφτιαξες μόνος σου")!
Στη φωτογραφία κάτω φαίνεται έτοιμο (μετά τη συναρμολόγηση), το πάνελ που κατασκευάσαμε και στο οποίο θα κολλήσουμε τις φ/β κυψέλες που είδαμε παραπάνω.

Σύνοψη:

Συνοψίζοντας λοιπόν, τα υλικά που θα χρειαστούμε είναι τα εξής:

1. 36 φ/β στοιχεία
2. 20 μέτρα καλωδιοταινία
3. Γυαλί (ή plexiglass με προστασία UV) 5mm για πλάτη πλαισίου και γυαλί πάχους 5mm (ή plexiglass UV πάχους 3mm) για μπροστά. Οι διαστάσεις πρέπει να είναι 122 Χ 58 εκατοστά.
4. Σιλικόνη για περιμετρική μόνωση του πλαισίου.

Το κόστος κατασκευής του φωτοβολταϊκού συλλέκτη

Σήμερα το κόστος είναι περίπου 140 ευρώ για κάθε 36 κυψέλες που χρειάζονται. Τα υπόλοιπα υλικά τα υπολογίζω γύρω στα 30 έως 40 ευρώ. Έτσι, το συνολικό κόστος για το πάνελ βγαίνει περίπου στα 170 ευρώ!

Τα υλικά (φωτοβολταικα στοιχεία και καλωδιοταινίες) μπορείτε να τα βρείτε σε αυτό το κατάστημα για φωτοβολταικα.

Η ικανοποίηση που νιώθεις όμως κατασκευάζοντας ένα τέτοιο φωτοβολταικο δεν αποτιμάται σε χρήματα... Η αίσθηση ελευθερίας και αυτονομίας που νιώθεις παράγοντας το δικό σου ρεύμα με δωρεάν ενέργεια από τον ήλιο είναι απλά απερίγραπτη!

Η ποιότητα κατασκευής του πάνελ

Βέβαια η ποιότητα κατασκευής δεν θα είναι συγκρίσιμη με τα εμπορικά φωτοβολταικα panel, αλλά θα είναι πολύ καλή. Στο κάτω κάτω, στην τιμή του ενός μπορώ να φτιάξω δύο πάνελ!
Εξάλλου η καρδιά του πάνελ, δηλαδή τα φωτοβολταικα στοιχεία, είναι τα ίδια που χρησιμοποιούνται στα επαγγελματικά πάνελ και είναι εγγυημένα για 25 χρόνια.
Στην επόμενη σελίδα ξεκινάει η κατασκευή του φωτοβολταϊκού πάνελ και παρουσιάζονται οι πρώτες φωτογραφίες.

Φωτογραφίες φωτοβολταϊκού

Φ/β πάνελ φθηνότερα κι από μεταχειρισμένα φωτοβολταϊκά!

Μετά τη συγκέντρωση των υλικών για την κατασκευή του μεγάλου σε απόδοση αλλά φθηνού σε κόστος φωτοβολταικου πάνελ, εδώ αρχίζουμε την κατασκευή του. Τα υλικά για το πλαίσιο υπάρχουν σε καταστήματα σαν το Praktiker, αλλά και σε βιοτεχνίες ξύλου, τζαμιών και αλουμινίου.
Φωτοβολταικα στοιχεία κ.λπ. υπάρχουν σε αυτό το κατάστημα: Φωτοβολταικα GreenEnergyParts.com.

Βήμα 1ο: Η κατασκευή του πλαισίου (πάνελ )

Κολλάμε τα φ/β στοιχεία (αφού τα ετοιμάσουμε όπως περιγάφεται στο βήμα 2 παρακάτω) με μια σταγόνα σιλικόνη πάνω σε ένα φύλλο τζάμι (ή πλέξιγκλας) πάχους 5mm. Από πάνω τοποθετούμε άλλο ένα φύλλο τζάμι 5mm (ή πλέξιγκλας 3mm) κολλώντας το περιμετρικά με σιλικόνη. Αν επιλέξουμε πλέξιγλας αντί για τζάμι, θα πρέπει να ζητήσουμε να είναι με προστασία UV, για αντοχή σε μόνιμη έκθεση στον ήλιο! Αν επιλέξουμε τζάμι, να έχουμε ζητήσει να μας το παραδώσουν με έτοιμες τις τρύπες για τα καλώδια εξόδου στην πίσω πλευρά.
Τα δύο καλώδια εξόδου ρεύματος θα βγαίνουν από δύο τρύπες στο πίσω μέρος (το plexiglass μπορούμε να το τρυπήσουμε με τρυπάνι ή καλύτερα να ζητήσουμε να μας το παραδώσει έτοιμο η βιοτεχνία τζαμιών που θα το παραγγείλουμε).
Στην φωτογραφία δίπλα, φαίνεται το πλαίσιο συναρμολογημένο αλλά ακόμη χωρίς τα φ/β στοιχεία. Χάρηκα γιατί η κατασκευή βγήκε πολύ γερή και εμπνέει εμπιστοσύνη για την αντοχή της. Έτσι, προχωράμε παρακάτω στο 2ο βήμα που είναι να κολλήσουμε τα καλώδια πάνω στις ηλιακές κυψέλες...

Βήμα 2ο: Η συγκόλληση των καλωδίων

Πήρα 2 φ/β κυψέλες για δοκιμές και κόλλησα - ξεκόλλησα καλώδια περίπου 10 φορές, μέχρι που συνήθισε το χέρι. Τα μυστικά είναι:

1. Το κολλητήρι να είναι 40 έως 60 watt με επίπεδη μύτη (μικρότερο δεν κάνει). Πρέπει να ζεσταθεί καλά πριν αρχίσουμε (περ. 15 λεπτά). Το κρατάμε αρκετά πλάγια ώστε να πατά όσο το δυνατό μεγαλύτερη επιφάνεια της μύτης πάνω στην καλωδιοταινία.
2. Ξύνουμε πολύ ελαφρά τις γραμμές-οδηγούς πάνω στις ηλιακές κυψέλες με ένα ίσιο κατσαβιδάκι σε όλο το μήκος τους, για να φύγει λίγη από την λευκή επικάλυψη και να κολλήσει ευκολότερα η καλωδιοταινία.
3. Πριν την κόλληση περνάμε λίγo υγρό flux για κολλήσεις (σαν την πάστα-λίπος-σολντερίνη σε υγρή μορφή όμως) πάνω στις γραμμές-οδηγούς του φ/β στοιχείου για ευκολότερη και ισχυρότερη εφαρμογή (πωλείται σε καταστήματα ηλεκτρονικού υλικού).
4. Κρατάμε την καλωδιοταινία με το δείκτη και τον αντίχειρα πάνω στη γραμμή και ξεκινάμε την κόλληση από τη μέση μέχρι κάτω με σταθερό πέρασμα και ελαφρά μόνο πίεση για 2-3 δευτερόλεπτα. Μετά γυρνάμε την φ/β κυψέλη 180 μοίρες και κολλάμε με τον ίδιο τρόπο το υπόλοιπο κομμάτι.

Στη φωτογραφία δίπλα, φαίνεται ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο χωρίς καλώδια,ένα με τα καλώδια κολλημένα στην μπροστινή όψη και ένα φ/β στοιχείο από την πίσω όψη (τα καλώδια που φαίνονται στο 3ο φ/β στοιχείο εξέχουν από την μπροστινή / μπλέ πλευρά: Στην πίσω όψη δεν κολλάμε ακόμη καλώδια. Αυτό θα γίνει αργότερα).
Στην επόμενη φωτογραφία φαίνονται όλα μας τα στοιχεία έτοιμα για τη διασύνδεση μεταξύ τους. Το μήκος κάθε τμήματος καλωδιοταινίας είναι τέτοιο ώστε να φθάνει και για την πίσω πλευρά της επόμενης φ/β κυψέλης που θα κολληθεί, όπως φαίνεται και στις φωτογραφίες.
Στην τελευταία φωτογραφία με φ/β στοιχεία κάτω, φαίνεται ο τρόπος με τον οποίο θα διασυνδεθούν μεταξύ τους:
Τα δύο καλώδια θα πάνε από την πάνω πλευρά της 1ης κυψέλης στην κάτω πλευρά της 2ης. Τα πάνω καλώδια της 2ης κυψέλης στην κάτω πλευρά της 3ης. Τα πάνω καλώδια της 3ης κυψέλης στην κάτω πλευρά της 4ης, κ.ο.κ.
Στη φωτογραφία κάτω έχω συνδέσει 3 κυψέλες σε σειρά κι απλά τις δείχνω από την μπροστινή όψη και άλλη μια φορά από πίσω. Αυτή η στήλη των τρών φ/β στοιχείων βγάζει 3 Χ 0,6 = 1,8 Volt.
Στο τέλος η στήλη θα έχει 6 κυψέλες σε σειρά και θα υπάρχουν 6 τέτοιες στήλες στον φωτοβολταϊκό πάνελ (συνολικά 36 φ/β στοιχεία).

Δοκιμές και μετρήσεις

Το φωτοβολταϊκό πάνελ όπως φαίνεται και στη φωτογραφία παρακάτω είναι έτοιμο. Η κατασκευή βγήκε πολύ καλή και η απόδοσή του ακόμη καλύτερη!
Το δοκίμασα (μέσα Σεπτεμβρίου, ώρα 16:00 το μεσημέρι) και η απόδοσή του ήταν πολύ υψηλή και στο πάνω όριο των προδιαγραφών: 21,6 Voc και 4,9 Α! Δηλαδή 106 Watt! Κάτω από φορτίο η ισχύς θα είναι βέβαια λίγο χαμηλότερη... Το τζάμι που θα χρησιμοποιήσουμε θα προκαλέσει κι αυτό κάποιες μικρές απώλειες, που εξαρτώνται από το πάχος και τον τύπο του.

Όποιος θέλει να το φτιάξει μόνος του ευχαρίστως να βοηθήσω, αν και δεν είναι καθόλου δύσκολο!
Όποιος έχει ήδη προμηθευτεί τις κυψέλες και ετοιμάζεται να ξεκινήσει την κατασκευή, μπορεί να ανοίξει τον αναλυτικό οδηγό με λεπτομερείς πληροφορίες βήμα προς βήμα για το πως κατασκευάζεται ένα πάνελ. Για του υπόλοιπους οι λεπτομέρειες θα είναι κουραστικές αφού δεν έχουν μπροστά τους τα υλικά κατασκευής.

Το φωτοβολταϊκό πάνελ (σελ. 1 από 2)

Η κατασκευή του φωτοβολταικου πανελ βήμα προς βήμα

Η κατασκευή αυτή προϋποθέτει κάποιες βασικές γνώσεις ηλεκτρολογίας και χρήση ενός ηλεκτρικού κολλητηριού οπωσδήποτε 40 ή 60 Watt... Όχι μικρότερο, όχι μεγαλύτερο!
Ο οδηγός αυτός αποτελείται από δύο μέρη και προϋποθέτει ότι έχεις ήδη προμηθευτεί τα φωτοβολταικα στοιχεία (κυψέλες) και την καλωδιοταινία διασύνδεσης και τα έχεις μπροστά σου, έτοιμος να ξεκινήσεις την κατασκευή. Αλλιώς ο οδηγός αυτός θα μοιάζει δυσνόητος, ενώ δεν είναι!

• Μέρος 1ο: Προετοιμασία φωτοβολταϊκών στοιχείων και η διασύνδεσή μεταξύ τους (αυτή η σελίδα).
• Μέρος 2ο: Ολοκλήρωση του φωτοβολταϊκού πάνελ και δυνατές βελτιώσεις ή προσθήκες.

Δείτε εδώ και τα video κατασκευης για φωτοβολταικα πάνελ.

Πολλοί ρωτούν για ποιό λόγο φτιάχνουμε τα φωτοβολταικα πάνελ με τάση πάνω από 17 ή 18 Volt και όχι με 12 Volt. Ο κυριότερος λόγος είναι ότι οι μπαταρίες των 12 Volt δεν φορτίζουν με 12 Volt αλλά με περίπου 14 Volt (όχι ακριβώς, αλλά ...δεν είναι του παρόντος). Έτσι κι αλλιώς μεταξύ του πάνελ και της μπαταρίας απαιτείται ένας ρυθμιστής φόρτισης ο οποίος θέλει πάνω από 15V για να φορτίσει σωστά τη μπαταρία... Και για να πιάνουμε αυτή την τάση ακόμη και με ελαφριά συννεφιά ή τις πρωινές και απογευματινές ώρες, χρειαζόμαστε λίγο παραπάνω από 15 Volt.

ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΚΥΨΕΛΩΝ

1. Με ένα μικρό κατσαβίδι, ξύνουμε πολύ ελαφρά τις δύο λευκές γραμμές-οδηγούς στην μπροστινή πλευρά της κάθε φωτοβολταϊκής κυψέλης, πάνω στις οποίες θα κολλήσουμε τις καλωδιοταινίες. Το ίδιο κάνουμε και στις γραμμές (ή στα μικρά τετράγωνα πλαίσια) στην πίσω πλευρά όλων των κυψελών. Δεν ξύνουμε πολύ, μόνο όσο χρειάζεται για να φύγει λίγο το άσπρο χρώμα και να αποκαλυφθεί λίγο ασημί χρώμα από κάτω.

ΚΟΛΛΗΣΗ ΚΑΛΩΔΙΟΤΑΙΝΙΑΣ ΣΤΙΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ

1. Καθαρίζουμε με λίγο υγρό κολλήσεων (υγρό flux, σαν την πάστα-λίπος κολλήσεων αλλά σε υγρή μορφή / πωλείται από καταστήματα ηλεκτρονικού υλικού) την γραμμή πάνω στην οποία θα κολλήσουμε την καλωδιοταινία.
2. Ευθυγραμμίζουμε με το ένα χέρι ένα κομμάτι καλωδιοταινίας πάνω στην αριστερή γραμμή. Κρατάμε την καλωδιοταινία στη θέση της με τα δάκτυλα ή ένα κατσαβιδάκι. Η μισή θα διατρέχει την λευκή γραμμή πάνω στην κυψέλη και η άλλη μισή θα κρέμεται προς τα κάτω ελεύθερα. Ξεκινάμε την κόλληση με το κολλητήρι να ξεκινάει από τη μέση περίπου της κυψέλης ως πάνω και μετά κολλάμε ξεκινώντας από τη μέση ως κάτω. Κάνουμε το ίδιο και στην 2η, δεξιά γραμμή.
3. Με αυτό τον τρόπο θα κολλήσουμε τις καλωδιοταινίες, προς το παρόν ΜΟΝΟ στην μπροστινή (μπλε) πλευρά των κυψελών και στις 36 κυψέλες.
4. Όταν κολλήσουμε από 2 καλωδιοταινίες μόνο στην μπροστινή πλευρά σε ΟΛΕΣ τις κυψέλες, παίρνουμε 4 από αυτές τις κυψέλες, τις γυρνάμε ανάποδα και κολλάμε με τον ίδιο τρόπο άλλες δύο καλωδιοταινίες στην ΠΙΣΩ πλευρά, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση!
5. Έτσι θα έχουμε στο τέλος 32 κυψέλες με καλωδιοταινίες μόνο στην μπροστινή πλευρά και άλλες 4 κυψέλες με καλωδιοταινίες ΚΑΙ ΜΠΡΟΣΤΑ ΚΑΙ ΠΙΣΩ (βλ. αμέσως επόμενη φωτογραφία, σαν την κυψέλη - που είναι μόνη της- στο πάνω-δεξί τμήμα της φωτογραφίας και έχει καλωδιοταινίες και από την εμπρός και από την πίσω πλευρά).

Στις επόμενες δύο φωτογραφίες φαίνεται ένα καλούπι που έχω φτιάξει από κοντραπλακέ για να κρατά ευθυγραμμισμένες τις κυψέλες και να βοηθά στις κολλήσεις. Αυτό είναι προαιρετικό, απλά μια ιδέα. Οι μικροί σταυροί που φαίνονται χρησιμοποιούνται από τους τεχνίτες που τοποθετούν πλακάκια.

Όταν τελειώσουν οι κολλήσεις, τοποθετώ το πλέξιγκλας της πλάτης από πάνω και με τη βοήθεια ενός δεύτερου ατόμου γυρνάω ανάποδα ώστε οι κυψέλες να βρεθούν στην τελική τους θέση, όπως φαίνεται στην επόμενη φωτογραφία.

ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΤΩΝ ΚΥΨΕΛΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ

Θα φτιάξουμε 4 κάθετες στήλες με 9 κυψέλες στην κάθε στήλη. Προσοχή στην πολικότητα: Η πίσω πλευρά της κάθε κυψέλης είναι το θετικό και η μπροστά πλευρά το αρνητικό!
Όλες οι κυψέλες θα διασυνδεθούν σε σειρά, δηλαδή το αρνητικό της μιας με το θετικό της άλλης εναλλάξ!
Η κάθε στήλη θα αρχίζει με μια κυψέλη από τις 4 που έχουν καλωδιοταινία και μπροστά και πίσω. Θα συνεχίζει με 8 κυψέλες που έχουν καλωδιοταινίες μόνο στην μπροστινή πλευρά.

1. Τοποθετούμε ανάποδα πάνω στο τζάμι που θα χρησιμοποιήσουμε σαν πλάτη, την 1η κυψέλη από αυτές που έχουν καλωδιοταινία μπρος-πίσω, έτσι ώστε να βλέπουμε την πίσω (θετική) πλευρά της κυψέλης. Τα καλώδια της πίσω (θετικής) πλευράς να πηγαίνουν προς τα πάνω και τα καλώδια που είναι κολλημένα στην μπλε (αρνητική) πλευρά να έρχονται προς τα κάτω.
2. Κάτω από τα καλώδια που εξέρχονται από την μπλε (αρνητική) πλευρά, τοποθετούμε πάλι ανάποδα μια από τις άλλες 32 κυψέλες (από αυτές που έχουν καλώδια μόνο στην μπλε πλευρά). Κολλάμε τα καλώδια που έρχονται από την μπλε (αρνητική) πλευρά της 1ης κυψέλης στην θετική πλευρά της 2ης.
3. Συνεχίζουμε έτσι τα βήματα 1 έως 3 έως ότου ολοκληρωθεί η στήλη.

Σπρώχνουμε προσεκτικά τη στήλη στην άκρη και αρχίζουμε πάλι όπως παραπάνω τη 2η στήλη με της 9 κυψέλες, επαναλαμβάνοντας ακριβώς τα παραπάνω βήματα.
Όταν ολοκληρωθούν οι 4 στήλες, τις γυρνάμε ΠΟΛΥ ΠΡΟΣΕΚΤΙΚΑ ανάποδα, ώστε να βλέπουμε τη μπλε πλευρά. Επαναλαμβάνω, πολύ προσεκτικά! Εδώ είναι που μπορεί να σπάσουν μερικές αν δεν προσέξουμε στο αναποδογύρισμα. Βάζουμε τις 4 στήλες στην τελική τους θέση που θα έχουν στο πάνελ.

Το φωτοβολταϊκό πάνελ (σελ. 2 από 2)

Η ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟΥ ΠΑΝΕΛ

• Μέρος 1ο: Προετοιμασία με τα φωτοβολταικα στοιχεία και η διασύνδεσή μεταξύ τους
• Μέρος 2ο: Ολοκλήρωση του φωτοβολταϊκού πάνελ και δυνατές βελτιώσεις ή προσθήκες (αυτή η σελίδα)

Δείτε εδώ και τα video κατασκευης για φωτοβολταικα πάνελ.
Τώρα μένει μόνο να συνδέσουμε τις 4 στήλες μεταξύ τους ώστε να συνεχίζεται η σύνδεση σε σειρά (αρνητικό με θετικό εναλλάξ) των κυψελών και από στήλη σε στήλη. Αυτό θα γίνει χρησιμοποιώντας κομμάτια 25 εκατοστών από τη χοντρή καλωδιοταινία, όπως στις επόμενες δύο φωτογραφίες.

1. Κολλάμε τα καλώδια που εξέχουν στο κάτω μέρος της 1ης στήλης (να εξέρχονται από την μπλε ΑΡΝΗΤΙΚΗ πλευρά της 9ης κυψέλης), πάνω σε τμήμα μήκους 25 εκατοστών που κόβουμε από τη χοντρή καλωδιοταινία.
2. Στη διπλανή δεύτερη στήλη, τα καλώδια της κάτω 9ης κυψέλης που περισσεύουν προς τα κάτω, θα πρέπει να εξέρχονται από την ΘΕΤΙΚΗ πλευρά της. Περιστρέφουμε δηλαδή τη στήλη αν χρειάζεται. Κολλάμε αυτά τα καλώδια στην χοντρή καλωδιοταινία που συνδέει την 1η με τη 2η στήλη στο κάτω μέρος του πάνελ.

Επαναλαμβάνουμε το ίδιο με ένα δεύτερο κομμάτι χοντρής καλωδιοταινίας μήκους 25 εκατοστών, για να συνεχιστεί το κύκλωμα (αρνητικό-θετικό) από τη 2η στην 3η στήλη, στο πάνω μέρος του πάνελ (συνδέουμε δηλαδή σε σειρά αρνητικό-θετικό τις πάνω κυψέλες της 2ης και 3ης στήλης).
Επαναλαμβάνουμε το ίδιο με ένα τρίτο κομμάτι χοντρής καλωδιοταινίας μήκους 25 εκατοστών, για να συνεχιστεί το κύκλωμα (αρνητικό-θετικό) από την 3η στην 4η και τελευταία στήλη, στο κάτω μέρος του πάνελ (συνδέουμε δηλαδή σε σειρά θετικό-αρνητικό τις κάτω κυψέλες της 3ης και 4ης στήλης).
Τέλος, πάλι με κομμάτια χοντρής καλωδιοταινίας μήκους περίπου 30 εκατοστών, βγάζουμε τις εξόδους + και - του πάνελ.

1. Κολλάμε τα καλώδια που περισσεύουν προς τα πάνω της πρώτης κυψέλης της 1ης στήλης πάνω στη χοντρή καλωδιοταινία, η οποία συνεχίζει μετά έξω από τη μια τρύπα στην πλάτη του πάνελ. Αυτό είναι το θετικό (+).
2. Κολλάμε τα καλώδια που περισσεύουν προς τα πάνω της πάνω κυψέλης της 4ης στήλης, στη χοντρή καλωδιοταινία, η οποία συνεχίζει μετά έξω από την άλλη τρύπα στην πλάτη του πάνελ. Αυτό είναι το αρνητικό (-).

Σηκώνουμε λίγο μερικές κυψέλες στην 1η και 4η στήλη και βάζουμε από κάτω μια μικρή σταγόνα σιλικόνης και τις αφήνουμε για να κολλήσουν πάνω στην πλάτη του πάνελ. Επίσης κολλάμε και τις χοντρές καλωδιοταινίες πάνω στην πλάτη του πάνελ με κάποια εποξική κόλλα ή ισχυρή κόλλα στιγμής. Με προσοχή μην πιέσουμε τις κυψέλες και σπάσουν.

Η ΜΟΝΩΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟΥ ΠΑΝΕΛ

Τώρα που τελειώσαμε με τις φωτοβολταϊκές κυψέλες, μπορούμε να τοποθετήσουμε το μπροστινό τζάμι.
Για να μην ακουμπήσει το τζάμι από το βάρος του πάνω στις κυψέλες και τις σπάσει, κολλάμε στις 4 γωνίες του 4 μικρές πλαστικές ροδέλες (ή κάτι παρόμοιο) πάχους 2 χιλιοστών (2mm) για να κρατάνε την απαιτούμενη απόσταση όταν τοποθετήσουμε το τζάμι.
Στρώνουμε διάφανη σιλικόνη (στρώση πάχους περίπου μισού εκατοστού) περιμετρικά πάνω στο πλέξιγκλας και τοποθετούμε με πολύ προσοχή το τζάμι από πάνω για να κολλήσει. Το αφήνουμε έτσι για τουλάχιστον 6 ώρες χωρίς να το μετακινήσουμε για να κολλήσει καλά.

ΤΑ ΕΞΩΤΕΡΙΚΑ ΚΑΛΩΔΙΑ

Ανοίγουμε σε ένα πλαστικό αδιάβροχο ηλεκτρολογικό κουτί δύο τρύπες και περνάμε τις δύο χοντρές καλωδιοταινίες που βγαίνουν από το πάνελ εκεί μέσα. Κολλάμε το κουτί αυτό στην πλάτη του πάνελ με μπόλικη σιλικόνη για να μην μπαίνει νερό από πίσω του.
Ανοίγουμε στο κουτί αυτό και δύο τρύπες από κάτω και περνάμε τα καλώδια που θα πηγαίνουν στη μπαταρία. Τα δένουμε κι ένα κόμπο από τη μέσα μεριά του κουτιού ώστε να μην μπορούν να τραβηχτούν έξω από τις τρύπες. Τα συνδέουμε με τις καλωδιοταινίες του πάνελ (τη θετική καλωδιοταινία με το ένα καλώδιο και την αρνητική με το άλλο). Προσέχουμε ώστε να μην υπάρχει ποτέ περίπτωση να ακουμπήσουν οι δύο καλωδιοταινίες του πάνελ μεταξύ τους (βραχυκύκλωμα)! Μονώνουμε το ηλεκτρολογικό κουτί με σιλικόνη από παντού όπου θα μπορούσε να μπει νερό.
Αυτό ήταν. Το φωτοβολταϊκό πάνελ είναι έτοιμο!

ΒΕΛΤΙΩΣΕΙΣ

Επειδή εσωτερικά στο πάνελ υπάρχει παγιδευμένος αέρας, αυτός ενδέχεται να δημιουργεί κάτω από κάποιες καιρικές συνθήκες σταγονίδια υγρασίας που μακροπρόθεσμα μπορεί να σκουριάσουν τις συνδέσεις των κυψελών. Υπάρχουν τρεις διαφορετικές λύσεις, όπως παρακάτω:

1. Όσο μικρότερη η απόσταση μεταξύ πλάτης και μπροστινού τζαμιού, τόσο λιγότερος αέρας, άρα τόσο το καλύτερο. Έτσι λοιπόν, αν αφήσουμε ελάχιστο κενό μεταξύ πίσω πλάτης και μπροστινού τζαμιού (πχ ένα ή δύο χιλιοστά), και ελαχιστοποιούμε έτσι και τη θόλωση που μπορεί να προκύψει κάποιες μέρες.
2. Για να εξαλειφθεί τελείως το πρόβλημα της υγρασίας, υπάρχει ένα υλικό με βάση την σιλικόνη (πωλείται σε μερικά εξειδικευμένα καταστήματα με χημικά είδη, ή την παραγγέλνουμε από το κατάστημα που αναφέρω εδώ). Μπορούμε να τοποθετήσουμε τις κυψέλες στο τζάμι (και όχι να τις κολλήσουμε στην πλάτη του πάνελ) και να περιχύσουμε την πίσω πλευρά (ασημί) των κυψελών με αυτό το παχύρρευστο υγρό, το οποίο μετά από μερικές ώρες σκληραίνει και ουσιαστικά ενθυλακώνει τις κυψέλες και τις προστατεύει έτσι από τον αέρα.
3. Τέλος, μια άλλη πολύ επαγγελματική λύση είναι η εξής: Αφού τοποθετήσουμε τις κυψέλες στο ένα τζάμι, το πηγαίνουμε σε έναν τζαμά και του ζητάμε να μας το κλείσει όπως τα διπλά τζάμια στα παράθυρα με αλουμίνιο περιμετρικά. Στα διπλά παράθυρα βάζουν κι ένα ειδικό υλικό που απορροφά την υγρασία, γι΄ αυτό και δεν θολώνουν τα διπλά παράθυρα στα σπίτια.

Το αλουμίνιο πάντως δεν είναι απαραίτητο. Για αισθητικούς λόγους μπορούμε να κολλήσουμε περιμετρικά ταινία αλουμινίου.

ΠΡΟΣΘΗΚΕΣ

Για να φορτίσει ένα οποιοδήποτε πάνελ μια μπαταρία σωστά χωρίς να την καταστρέψει, απαιτείται οπωσδήποτε ένας ρυθμιστής φόρτισης.
Για να λειτουργήσουμε από τη μπαταρία συσκευές που απαιτούν 230V, απαιτείται ένας inverter 230V, που μετατρέπει τα 12V της μπαταρίας σε 230V. Υπάρχουν ακριβοί inverter που παράγουν ΚΑΘΑΡΟ ημίτονο (σαν το ρεύμα της ΔΕΗ) και inverter ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΟΥ ημίτονου (όχι τόσο "καθαρό" ρεύμα, αλλά ικανοποιητικό για να λειτουργήσουν σωστά οι περισσότερες συσκευές).

Τι είναι τα φωτοβολταικά και πως λειτουργούν

Αναδρομή στην ιστορία για την ανάπτυξης στα φωτοβολταικα pv συστήματα - Solar Photovoltaic System

Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο( pv Solar cell) αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο που αφορά τα φωτοβολταικά (photovoltaic) στοιχεία ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Μπεκερέλ (Becquerel). Το φωτοβολταικό φαινόμενο αφορά Περιληπτικά την απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων των φωτοβολταϊκών στοιχείων και την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος. Το ηλεκτρικό πεδίο που προϋπάρχει στα φωτοβολταικα pv στοιχεια οδηγεί το ρεύμα στο φορτίο.

Φωτοβολταϊκό Φαινόμενο-Φωτοβολταϊκά Πληροφορίες

Το ηλιακό φως- ηλιακή ενέργεια είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Τα φωτόνια του ηλιακού φωτός- ενέργειας περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος του ηλιακού ενεργειακού φάσματος. Το γαλάζιο χρώμα ή το υπεριώδες π.χ. έχουν περισσότερη ενέργεια από το κόκκινο ή το υπέρυθρο. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο ( φωτοβολταϊκά στοιχεία ) (που είναι ουσιαστικά ένας “ημιαγωγός”), άλλα ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από το φωτοβολταϊκό ή τα φωτοβολταϊκά. Αυτά τα τελευταία φωτόνια είναι που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα ( ενέργεια ). Τα φωτόνια αυτά αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του φωτοβολταϊκού ή των φωτοβολταϊκών, στοιχείων να μετακινηθούν σε άλλη θέση. Η βασική θεωρία του ηλεκτρισμού είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων από το θετικό προς το αρνητικό. Σ’ αυτή την απλή αρχή της φυσικής λοιπόν βασίζεται μια από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού στις μέρες μας Ηλιακή Φωτοβολταϊκή Διάταξη πλαισίων, τόξων, πάνελ
Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια - φωτοβολταικα pv πάνελ έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) ηλιακά φωτοβολταικα pv στοιχεια που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός λεπτού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.
Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή ηλιογεννήτριες ( pv module), τυπικής ισχύος από 10W έως 300W. Οι φωτοβολταϊκές γεννήτριες συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες (pv-arrays).

Tεχνολογίες Ηλιακών Φωτοβολταϊκών Στοιχείων-Φωτοβολταικων κυψελων

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία - πλαίσια χωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες

1.  φωτοβολταικα pv ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

α. φωτοβολταικά (photovoltaic) Μονοκρυσταλλικού πυριτίου με αποδόσεις πλαισίων 14,5% έως 21%,
β. φωτοβολταικά (photovoltaic) Πολυκρυσταλλικού πυριτίου με αποδόσεις πλαισίων 13% έως 14,5%.2. 

2. φωτοβολταικα pv ΛΕΠΤΩΝ ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ (thin film pv)

α. φωτοβολταικά (photovoltaic) από ’μορφο Πυρίτιο a–Si, ονομαστική απόδοση ~7%. 
β. φωτοβολταικά (photovoltaic) από Χαλκοπυρίτες CIS / CIGS, ονομαστική απόδοση από 7% έως 11%.

Το πυρίτιο (Si) είναι η βάση για το 90% περίπου της παγκόσμιας παραγωγής Φωτοβολτακών. Το πυρίτιο, ανάλογα με την επεξεργασία του, δίνει μονοκρυσταλλικά, πολυκρυσταλλικά ή άμορφα υλικά, από τα οποία παράγονται τα φωτοβολταικά (photovoltaic) στοιχεία. Τα λεπτά υλικά είναι ένας τρόπος να μειωθεί το κόστος των φωτοβολταικών πλαισίων και να αυξηθεί η απόδοσή τους.  Η τεχνολογία φωτοβολταικών πλαισίων thin film βρίσκεται σε αναπτυσσόμενο στάδιο αφού με διάφορες μεθόδους επεξεργασίας και χρήση διαφορετικών υλικών αναμένεται αύξηση της απόδοσης, σταθεροποίηση των χαρακτηριστικών τους και αύξηση της διείσδυσης στην αγορά. Σήμερα πάντως αποτελούν την πιο φθηνή επιλογή φωτοβολταϊκών πλαισίων.

Ανάλυση δομής ενός φωτοβολταϊκού συστήματος

Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από τα ακόλουθα τμήματα:

• (α) Τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια (φωτοβολταικο πλαισιο) με τη Βάση στήριξης και ίσως (tracker), σύστημα παρακολούθησης της ηλιακής τροχιάς.
• (β) Μπαταρίες - συσσωρευτές φωτοβολταϊκών
• (γ) Ρυθμιστή φόρτισης για τον έλεγχο και προστασία των μπαταριών.
• (δ) Μετατροπέα τάσεως dc (12v/24v/48v) inverter για μετασχηματισμό στα 220V AC.

Τύποι Φωτοβολταικών συστημάτων

Υπάρχουν τρείς κατηγορίες φωτοβολταϊκών συστημάτων, το διασυνδεδεμένο φωτοβολταικό σύστημα (solar-pv) με το δίκτυο της ΔΕΗ και το αυτόνομο φωτοβολταικό σύστημα (solar-pv). Η απλούστερη μορφή του δεύτερου εκ των δυο αποτελείται απλώς από μια φωτοβολταϊκή γεννήτρια φωτοβολταϊκό πλαίσιο, η οποία μόνη της τροφοδοτεί με συνεχές ρεύμα ένα φορτίο οποτεδήποτε υπάρχει επαρκής φωτεινότητα. Αυτού του τύπου το σύστημα είναι κοινό σε εφαρμογές οικιακές ή γεωργικές, άντληση. Σε άλλες περιπτώσεις το φωτοβολταικό σύστημα (solar-pv) παρέχει δυνατότητα αποθήκευση ενέργειας στις μπαταρίες. Συχνά συμπεριλαμβάνεται μετρατροπέας ισχύος της ηλεκτρικής ενέργειας, όπως στην περίπτωση που απαιτείται εναλλασσόμενο ρεύμα να εξέρχεται από το σύστημα. Σε μερικές περιπτώσεις το σύστημα περιέχει μια εφεδρική ηλεκτρογεννήτρια ή ανεμογεννήτρια ( υβριδικό φωτοβολταϊκό σύστημα).
Τα συνδεδεμένα στο δίκτυο φωτοβολταικά (photovoltaic) συστήματα μπορούν να υποδιαιρεθούν σ’ εκείνα στα οποία το δίκτυο ενεργεί απλώς ως μια βοηθητική τροφοδοσία (εφεδρικό δίκτυο) και εκείνα τα οποία ίσως λάβουν επίσης πρόσθετη ισχύ από τη φωτοβολταική γεννήτρια (αλληλοεπιδρώμενο δίκτυο). Μέσα στους φωτοβολταικούς σταθμούς ( φωτοβολταϊκά πάρκα) όλη η παραγόμενη ισχύς τροφοδοτείται στο δίκτυο.

Φωτοβολταϊκές βασικές μονάδες

Συνήθως τα φωτοβολταικα pv ηλιακα στοιχεια σε μια βασική μονάδα συνδέονται μεταξύ τους σε σειρά. Αυτό οφείλεται στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του κάθε ηλιακού φωτοβολταϊκού στοιχείου. Ένα τυπικό (διαμέτρου 4 ιντσών) ηλιακό στοιχείο κρυσταλλικού πυριτίου ή ένα (10 cm * 10 cm) πολυκρυσταλλικό στοιχείο θα παρέχουν κάτω από κανονικές συνθήκες ισχύ μεταξύ 1 και 1.5 βαττ, εξαρτώμενη από την απόδοση του ηλιακού στοιχείου. Αυτή η ισχύς παρέχεται συνήθως υπό τάση 0.5 ή 0.6 V. Από τη στιγμή που υπάρχουν πολύ λίγες εφαρμογές, οι οποίες εκτελούνται σε αυτή την τάση, η άμεση λύση είναι να συνδεθούν τα ηλιακά στοιχεία σε σειρά.
Ο αριθμός των ηλεκτρικων φωτοβολταικων στοιχειων μέσα σε μια βασική μονάδα ρυθμίζεται από την τάση της βασικής μονάδας. Η ονομαστική τάση λειτουργίας του φωτοβολταϊκού συστήματος συνήθως πρέπει να ταιριάζει με την ονομαστική τάση του υποσυστήματος αποθήκευσης. Οι περισσότερες εκ των φωτοβολταϊκών βασικών μονάδων, που κατασκευάζονται βιομηχανικά έχουν, επομένως, σταθερές διατάξεις, οι οποίες μπορούν να συνεργασθούν ακόμη και με μπαταρίες των 12Volt / 6Volt/ 2Volt. Προβλέποντας πιθανότητα υπέρτασης προκειμένου να φορτισθεί η φωτοβολταική μπαταρία και να αντισταθμιστεί χαμηλότερη έξοδος, κάτω από συνθήκες χαμηλότερες των κανονικών, έχει βρεθεί ότι μια ομάδα των 33 έως 36 ηλιακών στοιχείων σε σειρά συνήθως εξασφαλίζουν αξιόπιστη λειτουργία.
Τα τρία περισσότερο σημαντικά ηλεκτρικά φωτοβολταικα pv χαρακτηριστικα μιας βασικής μονάδας είναι το ρεύμα βραχυκυκλώματος, η τάση ανοικτού κυκλώματος και το σημείο μέγιστης ισχύος σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία και την ακτινοβολία. Αυτές οι χαρακτηριστικές μοιάζουν με τη χαρακτηριστική Ι-V ενός ηλιακού στοιχείου ωστόσο μερικές συγκεκριμένες ιδιομορφίες χρειάζεται να διασαφιστούν.

Χρήσεις

Τα φωτοβολταϊκά είναι διατάξεις που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα από την ηλιακή ακτινοβολία. Το ηλεκτρικό αυτό ρεύμα χρησιμοποιείται για να δώσει ενέργεια σε μια συσκευή ή για τη φόρτιση μπαταρίας. Η τεχνολογία αυτή χρησιμοποιείται ευρέως σε μικροϋπολογιστές τσέπης που λειτουργούν χωρίς μπαταρία, απλώς με την έκθεσή τους στο φως.
Τα φωτοβολταϊκά χρησιμοποιούνται συχνά σε συστοιχίες για την παραγωγή ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα.

φωτοβολταικα pv ΣΕ ΣΤΕΓΕΣ

Στην Ελλάδα έχουν ξεκινήσει φωτοβολταικά (photovoltaic) προγράμματα επιδότησης των επενδύσεων σε φωτοβολταικα pv ΣΕ ΣΤΕΓΕΣ, τα οποία παράγουν ηλεκτρική ενέργεια που μεταπωλείται και εισάγεται στα δημόσια δίκτυα μεταφοράς δεη. Τα προγράμματα αυτά έχουν στόχο τη διαφοροποίηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τη σταδιακή απεξάρτησή της από το πετρέλαιο.
Η θερμοκρασία είναι μια σημαντική παράμετρος λειτουργίας ενός φωτοβολταικού συστήματος. Όπως έχουμε δει ο συντελεστής θερμοκρασίας για την τάση ανοικτού κυκλώματος είναι κατά προσέγγιση ίσος με -2.3 mV/◦C για καθένα ηλιακό στοιχείο. Ο συντελεστής τάσης μιας βασικής μονάδας είναι επομένως αρνητικός και πολύ μεγάλος από τη στιγμή που συνδέονται σε σειρά 33 έως 36 ηλιακά στοιχεία. Ο συντελεστής ρεύματος, από την άλλη πλευρά, είναι θετικός και μικρός +6 μΑ/◦C περίπου ανά τετραγωνικό εκατοστό της βασικής μονάδας. Συνεπώς, μόνο η μεταβολή τάσης σε σχέση μ’ αυτή της θερμοκρασίας λαμβάνεται υπόψη για πρακτικούς κυρίως υπολογισμούς ενώ για κάθε βασική μονάδα αποτελούμενη από nc ηλιακά στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά ισούται προς:

Όπως και για καθένα ηλιακό φωτοβολταικό στοιχείο, το ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc μιας βασικής μονάδας είναι ανάλογο προς την ακτινοβολία και επομένως θα ποικίλλει κατά τη διάρκεια της ημέρας κατά τον ίδιο τρόπο. Εφόσον η τάση είναι μια λογαριθμική συνάρτηση του ρεύματος, θα εξαρτάται επίσης λογαριθμικά και από την ακτινοβολία. Κατά τη διάρκεια της ημέρας επομένως η τάση θα μεταβάλλεται λιγότερο από ότι το ρεύμα. Στο σχεδιασμό της φωτοβολταικής γεννήτριας (φωτοβολταϊκού πλαισίου) είναι συνηθισμένο να παραμελείτε η μεταβολή της τάσης και να λαμβάνεται το ρεύμα βραχυκυκλώματος ανάλογο προς την ακτινοβολία.
Η λειτουργία μιας βασικής φωτοβολταικης μοναδας θα πρέπει να βρίσκεται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο σημείο μέγιστης ισχύος. Είναι ένα σημαντικό γνώρισμα της χαρακτηριστικής της βασικής μονάδας, το ότι η τάση του σημείου μεγίστης ισχύος Vm είναι σχεδόν ανεξάρτητη από την ακτινοβολία. Η μέση τιμή αυτής της τάσης κατά τη διάρκεια της ημέρας μπορεί να εκτιμηθεί στο 80% της τάσης ανοικτού κυκλώματος κάτω από κανονικές συνθήκες ακτινοβολίας. Αυτή η ιδιότητα είναι χρήσιμη για τη σχεδίαση της μονάδας ελέγχου της ισχύος της συσκευής.
Η NOCT (συνήθως μεταξύ 42°C και 46 °C) χρησιμοποιείται τότε για να καθορίσει τη θερμοκρασία του ηλιακού ηλεκτρικού φωτοβολταικού στοιχείου Tc κατά τη διάρκεια της λειτουργίας βασικής μονάδας. Συνήθως υποθέτουμε ότι η διαφορά μεταξύ Τc και θερμοκρασίας περιβάλλοντος Ta εξαρτάται γραμμικά από την ακτινοβολία Gr .

Συλλογή του ηλιακής ενέργειας μέσω φωτοβολταικών συστημάτων

Σημαντικό κατά την εγκατάσταση των φωτοβολταϊκών πλαισίων είναι να στερεωθούν οι σταθερές βάσεις με γωνία 30-35 μοίρες και νότιο προσανατολισμό  ή οι προσανατολισμοί των φωτοβολταικών trackers θα ακολουθούν (ιχνηλατούν) την κίνηση του ηλίου.
Στις περισσότερες διατάξεις οι βασικές μονάδες φωτοβολταικών στερεώνονται σ’ ένα σταθερό κεκλιμένο επίπεδο με την πρόσοψη προς τον ισημερινό. Αυτό έχει την αρετή της απλότητας, δηλαδή κανένα κινούμενο τμήμα και χαμηλό κόστος. H άριστη γωνία κλίσης εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος, την αναλογία της διάχυτης ακτινοβολίας στην τοποθεσία και το είδος του φορτίου.

φωτοβολταικα pv ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΗΡΙΞΗΣ

Στερεώνοντας τα φωτοβολταϊκά πάνω σε σύστημα με δύο άξονες παρακολούθησης του Ηλίου, μπορεί να συλλεχθεί μέχρι 25% περισσότερη ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια ενός έτους, σε σύγκριση με την εγκατάσταση σταθερής κλίσης. Κάτι τέτοιο όμως αυξάνει την πολυπλοκότητα και έχει ως αποτέλεσμα μια χαμηλότερης αξιοπιστίας και υψηλότερου κόστους συντήρηση. Η μονού άξονα παρακολούθηση (ιχνηλάτηση) tracker είναι λιγότερο σύνθετη αλλά παρουσιάζει μικρότερο κέρδος. Ο προσανατολισμός μπορεί να ρυθμίζεται χειροκίνητα, εκεί που η προσφορά εργασίας είναι διαθέσιμη, αυξάνοντας έτσι τις όποιες απολαβές. Έχει υπολογιστεί ότι σε κλίματα με ηλιοφάνεια μια διάταξη επίπεδης κινούμενης πλάκας που έχει κατάλληλη ρύθμιση ώστε να στρέφεται προς τον ήλιο δυο φορές την ημέρα και να παίρνει την κατάλληλη κρίση τέσσερις φορές το χρόνο, μπορεί να συλλαμβάνει το 95% της ενέργειας, που συλλέγετε με ένα σύστημα δυο αξόνων παρακολούθησης πλήρως αυτοματοποιημένο.
Το σύστημα παρακολούθησης είναι ιδιαίτερα σημαντικό στα φωτοβολταικά (photovoltaic) συστήματα, που λειτουργούν κάτω από συγκεντρωμένο ηλιακό φως. Η δομή αυτών των φωτοβολταϊκών συστημάτων εκτείνεται από έναν απλό σχεδιασμό βασισμένο πάνω σε πλευρικούς ενισχυτικούς καθρέπτες μέχρι τα συγκεντρωτικά συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούν υπερσύγχρονες οπτικές τεχνικές, για να αυξήσουν την είσοδο φωτός προς τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία κατά μερικές τάξεις του μεγέθους. Αυτά τα συστήματα πρέπει να προνοούν για ένα σημαντικό γεγονός, ότι δηλαδή συγκεντρώνοντας την ηλιακή ενέργεια ελαττώνουν το γωνιακό άνοιγμα των ακτίνων, που το σύστημα μπορεί να δεχθεί. Η παρακολούθηση γίνεται απαραίτητη από τη στιγμή που ο λόγος συγκέντρωσης υπερβαίνει το 10 περίπου και το σύστημα μπορεί να μετατρέψει μόνο την άμεση συνιστώσα της ηλιακής ακτινοβολίας- ενέργειας.

Κατηγορίες & τύποι φωτοβολταικών Συστημάτων

Σαν κυριότερες κατηγορίες εφαρμογών Φ/Β συστημάτων μπορούν να θεωρηθούν οι εξής:

Καταναλωτικά φωτοβολταικά προϊόντα (1mW–100 Wp )

Τα συστήματα της κατηγορίας αυτής χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές μικρής κλίμακας ισχύος όπως τροχόσπιτα, σκάφη αναψυχής, εξωτερικός φωτισμός κήπων, ψύξη και προϊόντα όπως μικροί φορητοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές, φανοί κ.ά.

Αυτόνομα ή μη διασυνδεδεμένα φωτοβολταικά συστήματα (100 Wp –200k Wp )

Στην κατηγορία αυτή συγκαταλέγονται συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για κατοικίες και μικρούς οικισμούς που δεν είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Ακόμη χρησιμοποιούνται για:

Ηλεκτροδότηση Ιερών Μονών.

Αφαλάτωση / άντληση / καθαρισμό νερού.

Συστήματα εξωτερικού φωτισμού δρόμων, πάρκων, αεροδρομίων κλπ.

Συστήματα τηλεπικοινωνιών, τηλεμετρήσεων και συναγερμού.

Συστήματα σηματοδότησης οδικής κυκλοφορίας, ναυτιλίας, αεροναυτιλίας κλπ.

Αγροτικές εφαρμογές όπως άντληση νερού, ιχθυοκαλλιέργειες, ψ ύξη αγροτικών προϊόντων, φαρμάκων κλπ.

Μεγάλα Διασυνδεδεμένα στο Δίκτυο Φ/Β Συστήματα

Η κατηγορία αυτή αφορά Φ/Β σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μεγέθους 50kWp έως μερικά MWp, στους οποίους η παραγόμενη ενέργεια διοχετεύεται απευθείας στο δίκτυο.

Διασυνδεδεμένα Φ/Β Συστήματα – Οικιακός Τομέας

Στην κατηγορία αυτή εμπίπτουν Φ/Β συστήματα τυπικού μεγέθους 1,5kWp έως 20kW, τα οποία έχουν εγκατασταθεί σε στέγες ή προσόψεις κατοικιών και τροφοδοτούν άμεσα τις καταναλώσεις του κτιρίου, η δε πλεονάζουσα ενέργεια διοχετεύεται στο ηλεκτρικό δίκτυο. Όπως προαναφέρθηκε, η κατηγορία αυτή αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας αγοράς Φ/Β συστημάτων.

Τα οφέλη που προκύπτουν από την ενσωμάτωση Φ/Β σε κτίρια είναι:

Συγχρονισμός ψυκτικών φορτίων κτιρίων κατά τη θερινή περίοδο με τη μεγίστη παραγόμενη ισχύ από τα Φ/Β.

Αποφυγή χρήσης γης για την εγκατάσταση.

Αποκεντρωμένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και επιτόπου κατανάλωση της παραγόμενης ενέργειας.

Επίσης, οι Φ/Β συστοιχίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως δομικά στοιχεία των κτιρίων, εφόσον γίνει σωστός σχεδιασμός. Με τον τρόπο αυτό, αυξάνεται η οικονομική απόδοση του συστήματος, λόγω αποφυγής κόστους συμβατικών οικοδομικών υλικών.

Χαρακτηριστικά Φωτοβολταικών Συστημάτων

Τα βασικά χαρακτηριστικά των Φ/Β συστημάτων, που τα διαφοροποιούν από τις άλλες μορφές ΑΠΕ είναι:

Απευθείας παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ακόμη και σε πολύ μικρή κλίμακα, π.χ. σε επίπεδο μερικών δεκάδων W ή και mW.

Είναι εύχρηστα. Τα μικρά συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν από τους ίδιους τους χρήστες.

Μπορούν να εγκατασταθούν μέσα στις πόλεις, ενσωματωμένα σε κτίρια και δεν προσβάλλουν αισθητικά το περιβάλλον.

Μπορούν να συνδυαστούν με άλλες πηγές ενέργειας (υβριδικά συστήματα).

Είναι βαθμωτά συστήματα, δηλ. μπορούν να επεκταθούν σε μεταγενέστερη φάση για να αντιμετωπίσουν τις αυξημένες ανάγκες των χρηστών, χωρίς μετατροπή του αρχικού συστήματος.

Λειτουργούν αθόρυβα, εκπέμπουν μηδενικούς ρύπους, χωρίς επιπτώσεις στο περιβάλλον.

Οι απαιτήσεις συντήρησης είναι σχεδόν μηδενικές.

Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και αξιοπιστία κατά τη λειτουργία. Οι εγγυήσεις που δίνονται από τους κατασκευαστές για τις Φ/Β γεννήτριες είναι περισσότερο από 25 χρόνια καλής λειτουργίας.

Η ενεργειακή ανεξαρτησία του χρήστη είναι το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των Φ/Β συστημάτων. Το κόστος της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από Φ/Β συστήματα είναι σήμερα συγκρίσιμο με το κόστος αιχμής ισχύος, που χρεώνει η εταιρεία ηλεκτρισμού τους πελάτες της.

Τα φωτοβολταικά συστήματα μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στη λεγόμενη «Διάσπαρτη Παραγωγή Ενέργειας» ( Distributed Power Generation), η οποία αποτελεί το νέο μοντέλο ανάπτυξης σύγχρονων ενεργειακών συστημάτων παραγωγής, μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαφοροποίηση στην παραγωγή ενέργειας, που προσφέρεται από τα Φ/Β συστήματα, σε συνδυασμό με την κατά μεγάλο ποσοστό απεξάρτηση από το πετρέλαιο και την αποφυγή περαιτέρω ρύπανσης του περιβάλλοντος, μπορούν να δημιουργήσουν συνθήκες οικονομικής ανάπτυξης σε ένα νέο ενεργειακό τοπίο που αυτή τη στιγμή διαμορφώνεται στις αναπτυγμένες χώρες.

Αισθητήρια Όργανα των θαλάσσιων οργανισμών της επιπελαγικής ζώνης.

  Η ανάγκη ανεύρεσης τροφής και αποφυγής της θήρευσης είναι κοινό γνώρισμα όλων των ζώων.

  Ποιές είναι λοιπόν οι προσαρμογές που ανέπτυξαν οι θαλάσσιοι οργανισμοί για να επιβιώσουν στην επιπελαγικής ζώνη ;

    Οι θαλάσσιοι οργανισμοί  για να μπορέσουν να αποφύγουν τους θηρευτές ,να βρουν τροφή , να αναπαραχθούν και  να σχηματίσουν κοπάδια  έχουν πολύ καλά αναπτυγμένα αισθητήρια όργανα τα οποία έχουν διαμορφωθεί για το θαλάσσιο περιβάλλον .

 Στην επιπελαγική ζώνη διακρίνουμε διάφορους τρόπους αντίληψης στους οργανισμούς :

Οφθαλμοί :

Τα ψάρια : οι Ελασμοβράγχιοι και οι Τελεόστεοι έχουν μεγάλους ,σφαιρικούς με σκληρό φακό οφθαλμούς οι οποίοι στερούνται αδένα και βλεφαρίδες.

Cypselurus spilonotopterus (Bleeker, 1866)

Cypselurus spilonotopterus (Bleeker, 1866)

   Η όραση είναι σημαντική για το νηκτό  στην επιπελαγική ζώνη λόγο απουσίας στερεών κατασκευών που να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κρυψώνες. Οι οργανισμοί αντιδρούν σε αλλαγές του φωτός, πιστεύουμε έτσι  πως αντιδρούν όταν αντιληφτούν την σκιά ενός θηρευτή.  Αλλά και το ζωοπλαγκτόν είναι ενεργό και μπορεί να χρησιμοποιήσει την όραση για τον εντοπισμό της λείας (π.χ. Τα κωπήποδα )

 Επίσης τα μεγάλα μάτια των περισσότερων ψαριών της επιπελαγικής ζώνης και άλλων νηκτών οργανισμών βοηθάνε στην αναζήτηση συντρόφου και στη δημιουργία κοπαδιών.

Ρώθωνες :

Οι καρχαρίες έχουν πολύ καλά αναπτυγμένη όσφρηση, της οποίας η εμβέλεια φτάνει μέχρι και τα 400 m και την χρησιμοποιούν για την εύρεση λείας.

Πλευρική γραμμή :

 Είναι ένας αγωγός κάτω από τα λέπια που εκτείνεται κατά μήκος του σώματος των ψαριών .Στην εξωτερική πλευρά του  φέρει οπές , στην εσωτερική πλευρά φέρει τους νευρομαστούς (αισθητήρια κύτταρα) που νευρώνονται από το πλευρικό νεύρο. Αποτελεί ένα όργανο αντίληψης κραδασμών και μεταβολών πίεσης.

 Εξωτερικά ερεθίσματα όπως δονήσεις, αλλαγές πίεσης και κινήσεις του νερού διεγείρουν τα τριχωτά κύτταρα (hair cell) και με τη μετατόπιση των βλεφαρίδων (cilia) οι νευρομαστοί μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική και μεταφέρουν την πληροφορία στον εγκέφαλο μέσω του νεύρου της πλευρικής γραμμής.

 Πιστεύεται πως αυτά τα ερεθίσματα βοηθούν στον σχηματισμό κοπαδιών ,στον εντοπισμό της λείας και ότι προειδοποιούν τα ψάρια όταν εμφανίζονται θηρευτές .

Οι φύσιγγες του Lorenzini :

 Οι Ελασμοβράγχιοι ,έχουν ένα επιπλέον όργανο, τις φύσιγγες του Lorenzini οι οποίες αποτελούν προέκταση της πλευρικής γραμμής στο ρύγχος. Οι φύσιγγες συνδέονται με το νευρικό σύστημα και αποτελούν ευαίσθητοι ηλεκτροϋποδοχείς, ευαίσθητοι στις αλλαγές θερμοκρασίας και στα μαγνητικά πεδία. Με αυτόν τον τρόπο το σκυλοψαράκι μπορεί να επισημάνει και να ανιχνεύσει μια  κρυμμένη λεία που εκπέμπει 8 Hz μέχρι μια απόσταση περίπου δύο μέτρων .

Ηχοεντοπισμός :

Ο ηχοεντοπισμός βασίζεται στην ακοή. Το ζώο εκπέμπει ηχητικά κύματα , τα οποία μεταδίδονται περίπου πέντε φορές ταχύτερα στο νερό από ό,τι στον αέρα και τείνει την προσοχή του για να ακούσει την ηχώ που αντανακλάται από αντικείμενα του περιβάλλοντος. Η ηχώ, στη συνέχεια αναλύεται στον εγκέφαλο. Ο χρόνος που απαιτείται για να επιστρέψει το ηχητικό κύμα, δείχνει στα ζώα πόσο μακριά βρίσκεται το αντικείμενο . Μπορούμε να το χαρακτηρίσουμε ως ένα ενσωματωμένο Sonar που αποτελεί ένα σύστημα εντοπισμού από απόσταση το οποίο χρησιμοποιείται από τα δελφίνια και μερικά άλλα κητώδη .

Αυτό το σύστημα επιτρέπει στα δελφίνια να εντοπίζουν την λεία τους από απόσταση και να προσανατολίζονται στον περιβάλλοντα χώρο.

  Τα διάφορα αισθητήρια όργανα που ανέπτυξαν οι θαλάσσιοι οργανισμοί  και προσάρμοσαν στο υδάτινο περιβάλλον και συγκεκριμένα στην επιπελαγικη ζώνη, μας δείχνουν τις τρομερές ικανότητες που έχουν  να αντιλαμβάνονται χάρη στην όραση ,στην όσφρηση και στην πλευρική γραμμή την άφιξη ενός θηρευτή και χάρη στον ηχοεντοπισμός, στους ρώθωνες  και στις φύσιγγες του Lorenzini για μερικούς ,και στην καλά αναπτυγμένη όραση την ικανότητα που έχουν να γίνουν οι ποίο ισχυροί θηρευτές του θαλάσσιου περιβάλλοντος.

Χαμαιλέοντες των βυθών

20.000 Leagues Under the Sea

   Ο κόσμος, όταν μιλάει για τα καλαμάρια που προκαλούν τρόμο, συνήθως εννοεί το πελώριο καλαμάρι, το μυστηριώδες θαλάσσιο τέρας των παραμυθιών και των ταινιών. Όμως, οι οικογένειες των καλαμαριών περιλαμβάνουν 280 είδη, από θηριώδη μέχρι μικροσκοπικά που ζουν σε όλες τις θάλασσες. Τα ιπτάμενα καλαμάρια, όπως τα λένε, είναι αυτά τα γιγαντιαία κεφαλόποδα που ζουν στον ανατολικό Ειρηνικό και είναι άγριοι θηρευτές που επιτίθενται σε οτιδήποτε, από σαρδέλες μέχρι δύτες.

Ένα Sepioteuthis sepioidea στην Καραϊβική.

http://www.brianskerry.com/portfolio/squid/ 

  
Τα καλαμάρια εντάσσονται στα Κεφαλόποδα, μία από τις πέντε ομοταξίες των Μαλακίων που περιλαμβάνει επίσης τα χταπόδια, τις σουπιές και τους ναυτίλους.  Τα Κεφαλόποδα είναι αρχαία ομοταξία, η οποία χρονολογείται από τα τέλη του Καμβρίου , μισό δισεκαττομύριο χρόνια πριν. Διαθέτουν οκτώ πλοκάμια, τα οποία έχουν σειρές από βεντούζες σε όλο τους το μήκος, και δύο μακρύτερους βραχίονες για τη σύλληψη της τροφής. Επίσης, έχουν δύο σκληρές, κοφτερές σιαγόνες που μοιάζουν με ανεστραμμένο ράμφος παπαγάλου,  καθώς και τρεις καρδιές: μια κεντρική και άλλες δυο που στέλνουν αίμα στα βράγχια. Οι βοηθητικές καρδιές βρίσκονται στη βάση του κάθε βραγχίου και αυξάνουν την πίεση του αίματος που περνά από τα τριχοειδή των βραγχίων. Αυτό συμβαίνει, διότι σε αντίθεση με τα Σπονδυλόζωα, όπου το αίμα φεύγει από την καρδιά προς τους πνεύμονες, το αίμα φτάνει σε όλα τα συστήματα προτού φτάσει στα βράγχια.  

Sepioteuthis sepioidea

 Τα καλαμάρια διαθέτουν την ικανότητα της χρωματικής προσαρμογής στο περιβάλλον. Οι μεταβολές του χρώματος πραγματοποιούνται από τα χρωματοφόρα, τα κύτταρα του δέρματος που περιέχουν κοκκία χρωστικής. Κάθε ελαστικό χρωματοφόρο περιβάλλεται από μικροσκοπικά μυϊκά κύτταρα, οι συσπάσεις των οποίων έλκουν τα τοιχώματα του χρωματοφόρου προς τα έξω, κάνοντας το να εκτείνεται σημαντικά. Καθώς το κύτταρο εκτείνεται, η χρωστική εξαπλώνεται αλλάζοντας το χρωματικό πρότυπο του ζώου. Όταν οι μύες χαλαρώνουν, τα χρωματοφόρα επανέρχονται  στο αρχικό τους μέγεθος και η χρωστική συγκεντρώνεται ξανά. Με τη βοήθεια των χρωματοφόρων, τα οποία βρίσκονται κάτω από νευρικό και πιθανώς ορμονικό έλεγχο, επιτυγχάνεται ένα πολύπλοκο σύστημα μεταβολών στα χρώματα και στα σχήματα, οι οποίες περιλαμβάνουν: μεταβολή από ανοικτό σε σκούρο χρώμα, αναλαμπές ροζ, κίτρινου ή μοβ και σχηματισμό ραβδώσεων, ταινιών, κηλίδων ή ακανόνιστων λεκέδων. Αυτά τα χρώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σήματα κινδύνου, ως προστατευτικοί χρωματισμοί σε τελετουργίες ζευγαρώματος και πιθανώς για άλλους σκοπούς. Μάλιστα, παίρνοντας διαφορετικά χρωματικά πρότυπα σε διάφορα τμήματα του σώματος, ένα καλαμάρι μπορεί να μεταδώσει τρία ή τέσσερα διαφορετικά μηνύματα συγχρόνως σε διαφορετικά άτομα και σε διαφορετικές διευθύνσεις και μπορεί, στιγμιαία, να μεταβάλει κάποιο ή όλα τα μηνύματα. Πιθανώς κανένα άλλο σύστημα επικοινωνίας στα ασπόνδυλα δεν μπορεί να μεταδώσει τόση πληροφορία τόσο γρήγορα.

     Στη διάρκεια της ερωτοτροπίας, ένα αρσενικό Sepioteuthis sepioidea επιδεικνύει δύο πλευρές (αριστερά): τη χαλκόχρωμη προς το θηλυκό με το οποίο έχει ζευγαρώσει και την ασημένια προς τους επίδοξους αντίζηλους. Ο ιριδισμός κάτω από τα χρωματοφόρα οφείλεται σε δερματικά κύτταρα που ανακλούν το φως διευρύνοντας την ποικιλία των χρωμάτων. 
  

Πολεμική περιβολή Φορώντας το επιθετικό του <<κουστούμι>> που φωνάζει <<Κάνε πίσω!>> σε έναν αντίζηλο, υπερασπίζεται το δικαίωμά του να ζευγαρώσει με ένα θηλυκό εκεί κοντά. Αυτό το φανταχτερό είδος διαθέτει περίπου 35 σχέδια στην... γκαρνταρόμπα του.

Η μαζική αναπαραγωγή του

LOLIGO OPALESCENS 

Τα περισσότερα καλαμάρια ζουν μόνο ένα χρόνο περίπου, γι' αυτό πρέπει να αναπαραχθούν γρήγορα. Τα καλαμάρια είναι γονοχωριστικά. Στη σπερματοκύστη τα σπερματοζωάρια εγκλείονται σε σπερματοφόρα και αποθηκεύονται σε έναν σάκο που εκβάλλει στην μανδυακή κοιλότητα. Ένας βραχίονας του ενήλικου αρσενικού διαφοροποιείται σε ''όργανο εισαγωγής'' που ονομάζεται εξωτοκύλη και χρησιμεύει για να αποσπά ένα σπερματοφόρο από τη δική του μανδυακή κοιλότητα του θηλυκού κοντά στην έξοδο του ωαγωγού. 
   Κάθε είδος, όμως, εφαρμόζει την δική του τακτική. Το καλαμάρι Loligo opalescens αναπαράγεται μαζικά. Ένα αρσενικό με κόκκινα πλοκάμια αγκαλιάζει το θηλυκό που θα γεννήσει πάνω από 50.000 αβγά σε κυλινδρικές θέσεις. Σε λίγες εβδομάδες οι γονείς πεθαίνουν και γίνονται τροφή για τα πτωματοφάγα όπως οι αστερίες (Asterina miniata). Αντίθετα, το θηλυκό  Sepioteuthis sepioidea γεννά μόνο 3 ή 4 αβγά σε κάθε θήκη και μετά τα κρύβει ανάμεσα σε δηλητηριώδη κοράλλια. Σε τρεις εβδομάδες το έμβρυο έχει ανεπτυγμένα μάτια και εκκολάπτεται πέντε μέρες     αργότερα. Δεν υπάρχει ελεύθερη κολυμβητική προνύμφη στα Κεφαλόποδα.   

                    Ένας αστερίας, με το επιστημονικό όνομα Pycnopodia helianthoides                 

                                     προστατεύει μια μάζα από έμβρυα-κάψουλες 

                                                                     

Ένα έμβρυο  Sepioteuthis sepioidea  5 ημέρες
έπειτα της γονιμοποίησης 

                                                
                                     

ASTERINA MINIATA

Blobfish

Το Blob Fish είναι ένας τύπος ψαριού που βρίσκεται κοντά σ την ακτή της Αυστραλίας και  της Τασμανία και είναι εξαιρετικά σπάνιο να ιδωθεί. Ο λόγος που το Blob Fish είναι τόσο σπάνιο είναι ότι ζει  πολύ βαθιά κάτω στη θάλασσα, σε ένα βάθος περίπου 800 μέτρων που καθιστά  τη ζωή αδύνατη για τα περισσότερα ψάρια .Σε εκείνο το βάθος η πίεση είναι κατά προσέγγιση ογδόντα φορές περισσότερο απ' ό, τι στην επιφάνεια της θάλασσας. Ο λόγος ότι τα Blob Fish μπορούν να επιζήσουν σε ένα τέτοιο βάθος είναι ένας από του λόγους που τους  δίνει μια τέτοια  μοναδική  όψη (μερικοί θα έλεγαν άσχημο). Εκτός από την νυκτική  κύστη , που  έχει βρεθεί  και  στα περισσότερα ψάρια για να τα βοηθάει να  επιπλέουν, το Blob Fish σχεδόν εξ ολοκλήρου αποτελείται από μια ζελατινώδη  ουσία, που τα αποτρέπει από τη βύθιση.

Δεδομένου ότι το Blob Fish αποτελείται από μια ζελατινώδη ουσία , δεν έχει  πραγματικά κανέναν μυ και επιπλέουν ακριβώς στο ίδιο σημείο περιμένοντας τις περισσότερες φορές το επόμενο γεύμα τους. Η επιστημονική έρευνα έχει εξηγήσει ότι η κύρια διατροφή των Blob Fish είναι αυτή των αχινών και των μαλακίων. Επειδη τα Blob Fish επιπλέουν  στη θέση τους  περιμένοντας να έρθει η τροφή χωρίς να κάνουν καμία προσπάθεια να κυνηγήσουν το θήραμα  τους , αυτό έχει ως αποτέλεσμα ελάχιστη τροφή . Ωστόσο μελέτες έδειξαν ότι δεν χρειάζονται πολύ ενέργεια για να συντηρηθούν , καθώς αφιερώνει σχεδόν  όλο του τον χρόνο για να επιπλεύσει   και  λόγω αυτής της συμπεριφοράς ότι το Blob Fish χαρακτηρίζεται ως  ‘‘χαζό’’ .

Το θηλυκό Blob Fish γεννά χιλιάδες αυγά με την μια και αντίθετα από πολλά ψάρια τα Blob Fish επιπλέει μαζί με τα αυγά  και σε μερικές περιπτώσεις κυριολεκτικά κάθονται πάνω σε αυτά . Το πώς τοποθετεί  τα αυγά του το Blob Fish είναι ενδιαφέρον , δεδομένου ότι είναι ασυνήθιστο  να βρει  κανείς ομάδες των Blob Fish να εναποθέτουν μαζί τα αυγά τους , και με το ένα θηλυκό να τα τοποθετεί ν μερικές φορές  δίπλα σε ένα άλλο θηλυκό . Δεν είναι γνωστό εάν αυτή η συμπεριφορά είναι κάποια στρατηγική  ή εάν είναι ακριβώς ένα αποτέλεσμα της ‘’φύσης ‘’ τους.

Κάτω από το νερό το Blob Fish έχει μια σχεδόν ανθρώπινη  όψη. Ωστόσο εάν απομακρυνθεί  έξω από το νερό που τα  Blob Fish πεθάνουν μετά από ένα σύντομο χρονικό διάστημα ενώ το ζελατινώδες σώμα τους  σώμα θα στεγνώσει και θα ζαρώσει . Η  ικανότητα επιβίωσης των Blob Fish  ερευνάται δεδομένου ότι  είναι συχνό φαινόμενο να αλιεύονται από τους ψαράδες κατά λάθος,  μειώνοντας έτσι σοβαρά τις πιθανότητες επιβίωσής τους.