Ενεργειακή αυτονομία σε κατοικίες και επαγγελματικούς χώρους με χρήση ηλιακής & αιολικής ενέργειας.
Αυτόνομα φωτοβολταικά ονομάζονται τα συστήματα που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο χωρίς απαραίτητα να συνδέονται με το δίκτυο (ΔΕΗ) παρέχοντας ενεργειακή αυτονομία με τη βοήθεια φωτοβολταικων. Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να είναι και υβριδικά στην περίπτωση που συνεργάζονται και με άλλες πηγές ενέργειας όπως ένα μικρό υδροηλεκτρικό, μια ανεμογεννήτρια ή ακόμη και ένα ηλεκτροπαργωγό ζεύγος.
Τα αυτόνομα φωτοβολταικά συστήματα αποτελούν ιδανική επιλογή για εξοχικές κατοικίες, για σπίτια που δεν μπορούν να συνδεθούν με το δημόσιο δίκτυο της ΔΕΗ και για απομακρυσμένες τουριστικές επιχειρήσεις. Επίσης αποτελούν βέλτιστη λύση back-up (παρέχοντας ενεργειακή αυτονομία) για ένα νοικοκυριό ή μία επιχείρηση που θέλει σε περίπτωση διακοπής της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος (απεργίες ΔΕΗ, διακοπή ρεύματος κλπ.) να έχει αυτονομία σε κάποια βασικά φορτία (ψυγείο, φωτισμό, τηλεόραση, internet, συναγερμός, κλπ.).
Τα αυτόνομα συστήματα μπορούν να εφαρμοστούν σε:
Εξοχικές κατοικίες.
Περιοχές απομακρυσμένες από το δίκτυο της ΔΕΗ.
Σκάφη αναψυχής.
Κτηνοτροφικές μονάδες.
Ξενοδοχειακές μονάδες.
Κοινοτικές εγκαταστάσεις.
Σταθμούς (μετεωρολογικούς ή τηλεπικοινωνιών).
Αρχή λειτουργίας αυτόνομου
Στην ενότητα αυτή περιγράφεται με απλά λόγια η αρχή λειτουργίας ενός αυτόνομου υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος με ανεμογεννήτρια και γεννήτρια υγρών καυσίμων. Περιγράφοντας ένα ένα τα μέρη και o τρόπος λειτουργίας ενός αυτόνομου συστήματος.
Ένα αυτόνομο σύστημα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας αποτελείται από τα κάτωθι υλικά:
Φωτοβολταϊκά πλαίσια
Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια είναι πηγές σταθερού συνεχούς ρεύματος, οι οποίες μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρικό ρεύμα. Το ρεύμα αυτό μέσω κατάλληλης διάταξης που ονομάζεται ρυθμιστής φόρτισης φορτίζει τις μπαταρίες του αυτόνομου συστήματος. Συνεπώς τα φωτοβολταϊκά πλαίσια συνδέονται με το ρυθμιστή φόρτισης.
Ανεμογεννήτρια (προαιρετικά)
Η ανεμογεννήτρια είναι η διάταξη εκείνη που μετατρέπει την αιολική ενέργεια σε ηλεκτρική. Η κίνηση που προκαλείται στην φτερωτή της ανεμογεννήτριας από τον άνεμο, περιστρέφει το κινητό μέρος (ρότορας) μιας ηλεκτρικής γεννήτριας. Το στρεφόμενο ηλεκτρικό πεδίο επάγει ρεύμα στο σταθερό μέρος (στάτορα) της γεννήτριας. Παρομοίως μέσω ελεγκτή φόρτισης η ανεμογεννήτρια φορτίζει τις μπαταρίες. Συνεπώς και η ανεμογεννήτρια συνδέεται με έναν ελεγκτή φόρτισης (αν έχει ενσωματωμένο ελεγκτή συνδέεται απευθείας στις μπαταρίες).
Ρυθμιστής ή Ελεγκτής φόρτισης
Ο ελεγκτής φόρτισης είναι η ηλεκτρονιή εκείνη συσκευή που αναλαμβάνει τη σωστή διοχέτευση της προσλαμβανόμενης ισχύος από τον ήλιο και τον άνεμο στις μπαταρίες. Επίσης αναλαμβάνει την αποσύνδεση των μπαταριών από την πηγή σε περίπτωση υπερφόρτωσης καθώς και διαδικασίες εξισορρόπησης (equalization). Οι ρυθμιστές μπορεί να είναι «απλοί» (PWM) ή «έξυπνοι» (MPPT). Χαρακτηρίζονται από την τάση την οποία μπορούν να ελέγξουν (μπαταρίες) και την ισχύ των πλαισίων που μπορεί να συνδεθεί μαζί τους. Οι ρυθμιστές φόρτισης συνδέονται με τη συστοιχία συσσωρευτών.
Συσσωρευτές – Μπαταρίες
Οι συσσωρευτές είναι πηγές σταθερής τάσης και χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση της ηλιακής ή αιολικής ενέργειας ώστε αυτή να μην πηγαίνει χαμένη όταν δεν υπάρχει ζήτηση και να χρησιμοποιηθεί όταν υπάρχει ζήτηση αλλά όχι προσφορά ηλιακής (νύχτα, συννεφιά) ή αιολικής ενέργειας (άπνοια. Η επιλογή της τάσης της συστοιχίας (12, 24, 48Volts) γίνεται ανάλογα με το μέγεθος του συστήματος. Η τοπολογία σύνδεσής τους (παράλληλα-σε σειρά) επιλέγεται βάσει του μεγέθους του συστήματος και των διαθέσιμων στοιχείων (2βολτα, 6βολτα, 12βολτα). Η συστοιχία συσσωρευτών συνδέεται με τους ελεγκτές φόρτισης και με τον αντιστροφέα.
Αντιστροφέας – Μετατροπέας τάσης
Ο αντιστροφέας είναι η διάταξη εκείνη που αναλαμβάνει την μετατροπή της τάσης των μπαταριών από συνεχή (12, 24, 48VDC, 0HZ) σε εναλλασσόμενη (230VAC, 50Hz). Συνήθως στα αυτόνομα φωτοβολταϊκό περιέχει μετασχηματιστή ο οποίος κάνει τη μετατροπή τάσης ενώ ταυτόχρονα παρέχει και κατάλληλη απομόνωση προστασίας. Η ισχύς του αντιστροφέα καθορίζει την ισχύ των ηλεκτρικών φορτίων που δύναται να είναι ταυτόχρονα εν λειτουργία.. Ο αντιστροφέας συνδέεται από την DC πλευρά με τις μπαταρίες και από την AC πλευρά με τον ηλεκτρικό πίνακα AC και συνεπώς τις ηλεκτρικές καταναλώσεις.
Φορτιστής Μπαταριών (προαιρετικά)
Είναι η διάταξη που δίνει τη δυνατότητα φόρτισης της συστοιχίας συσσωρευτών από άλλη πηγή ρεύματος όπως είναι μία γεννήτρια ή το δημόσιο δίκτυο. Συνήθως είναι ενσωματωμένος στον αντιστροφέα. Από την μία πλευρά ενώνεται με την δευτερεύουσα πηγή και από την άλλη με τις μπαταρίες.
Γεννήτρια υγρών καυσίμων (προαιρετικά)
Χρησιμοποιείται ως back-up λύση για την περίπτωση που δεν υπάρχει επάρκεια ήλιο ή άνεμου και φορτίζει τις μπαταρίες με τη βοήθεια υγρών καυσίμων. Συνδέεται με τον φορτιστή μπαταριών.
Κατά την εγκατάσταση των αυτόνομων φωτοβολταϊκών συστημάτων η eco SunLas Ενεργειακή αναλαμβάνει:
- Μελέτη εκτίμησης των ενεργειακών αναγκών του χώρου (καταγραφή ηλεκτρικών συσκευών, κατανάλωσης, ηλεκτρικών φορτίων κλπ).
- Μελέτη για τη βέλτιστη χωροθέτηση και ασφαλή εγκατάσταση του συστήματος.
- Υπολογισμό της ενέργειας που παράγει το φωτοβολταϊκό σύστημα.
- Διενέργεια τεχνικοοικονομικής μελέτης για προμήθεια του απαιτούμενου εξοπλισμού και υπολογισμό του συνολικού κόστους του συστήματος.
