Αιολικά και Φωτοβολταϊκά Πάρκα. Δύο νέες μέθοδοι παραγωγής ενέργειας. Αιολικά και Φωτοβολταϊκά Πάρκα. Δύο νέες μέθοδοι παραγωγής ενέργειας. Πασπαλιάρης Ευάγγελος-Δημήτριος

Αιολικά και Φωτοβολταϊκά Πάρκα. Δύο νέες μέθοδοι παραγωγής ενέργειας

Παρουσίαση του προβλήματος Αρχικά θα ενημερωθούν αυτοί που δεν γνωρίζουν σχετικά με αυτές τις δυο νέες μεθόδους εξοικονόμησης ενέργειας. Επίσης θα περιλαμβάνονται ο τρόπος κατασκευής και η απόδοση του κάθε τρόπου αντίστοιχα. Το συμπέρασμα δεν θα είναι ποιος από τις δύο είναι πιο αποδοτικός αλλά που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο καθένας και για πιο σκοπό. Τα όρια της έρευνας θα περιορίζονται κυρίως στον ελλαδικό χώρο.

Παρουσίαση του προβλήματος (συνέχεια) Μεταβλητές: Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας. Απόδοση. Ενδεδειγμένη χρήση. Στην εργασία θα παρατηρείται ο τρόπος κατασκευής και λειτουργίας των πάρκων καθώς και η απόδοσή τους σε ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπλέον θα γίνουν γνωστοί οι τόποι που μπορούν να εγκατασταθούν και για πιο σκοπό κάθε φορά.

Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας (3ο στάδιο) Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας (3ο στάδιο) Βλέποντας την κατασκευή τριών νέων φωτοβολταϊκών πάρκων στην περιοχή μου (Σταφιδόκαμπος & Τραγανό) και ενός αιολικού κοντά σε αυτήν (Πάτρα), και τη συνεχή προβολή κάποιων άλλων πάρκων στην τηλεόραση, αμέσως θέλησα να μάθω περισσότερα γι αυτά. Έτσι αποφάσισα να κάνω τη συγκεκριμένη εργασία.

Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας (3ο στάδιο) Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας (3ο στάδιο) Μελετώντας αυτό το θέμα, εκτός από τις προσωπικές γνώσεις που θα αποκτήσω, θα ενημερώσω και αυτούς που δεν γνωρίζουν σχετικά με τις δύο αυτές μεθόδους παραγωγής ενέργειας. Τέλος θα καταλήξω στο ποια από τις δύο είναι πιο παραγωγική και ποια πιο εύχρηστη.

Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας. (συνέχεια) Στόχοι: Ενημέρωση αυτών που δεν γνωρίζουν σχετικά με το θέμα. Ενημέρωση για τον τρόπο κατασκευής. Ενημέρωση για την απόδοση καθεμιάς ξεχωριστά. Ενημέρωση του σκοπού κατασκευής τους. Γνωστοποίηση πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων.

Παρουσίαση των κοινωνικών αναγκών που εξυπηρετεί η έρευνα. (4ο στάδιο) Παρουσίαση των κοινωνικών αναγκών που εξυπηρετεί η έρευνα. (4ο στάδιο) Η βελτίωση της υπάρχουσας κατάστασης στον τομέα με τον οποίο θα ασχοληθούμε δεν εμπεριέχεται στους σκοπούς της συγκεκριμένης εργασίας. Ο κύριος σκοπός είναι η ενημέρωση.

Διαμόρφωση της υπόθεσης της έρευνας (5ο στάδιο) Διαμόρφωση της υπόθεσης της έρευνας (5ο στάδιο) Παρ’ όλο που ο τρόπος της έρευνας είναι η σύγκριση, τελικά μέσα από αυτή δε θα διαπιστώσουμε ποια από τις δύο μεθόδους είναι καλύτερη. Αντίθετα:Ο κύριος στόχος είναι η ενημέρωση.

Διαμόρφωση της υπόθεσης της έρευνας (5ο στάδιο) Διαμόρφωση της υπόθεσης της έρευνας (5ο στάδιο) Αρχικά θα ασχοληθούμε με τον τρόπο λειτουργίας του καθενός. Έπειτα θα ελέγξουμε την απόδοσή τους αλλά και τυχόν επιπτώσεις τους. Τέλος θα δούμε που μπορούν να χρησιμοποιηθούν (δηλ. σε ποιο μέρος) και για ποιο σκοπό (δηλ. σε τι εξυπηρετούν), εξετάζοντας και τα πλεονεκτήματα/ μειονεκτήματα τους.

Ανάλυση των παραμέτρων που θεωρήθηκε ότι δεν επηρεάζουν τα αποτελέσματα της έρευνας. (6ο στάδιο) Η εργασία δεν είναι εξειδικευμένη σε κάτι τo συγκεκριμένο έτσι ώστε αν αλλάξει κάτι να επηρεάζεται τα αποτελέσματά της. Αντίθετα είναι πιο γενικευμένη. Το μόνο που θα μπορούσε να τα επηρεάσει, είναι κάποια μελλοντική αλλαγή στην τεχνολογία κατασκευής των πάρκων η οποία θα επέφερε μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα ή η δημιουργία περισσότερων πάρκων που θα οδηγούσε σε αλλαγή κάποιων ποσοστών.

Κυρίως Θέμα Πρόλογος : Κάθε στιγμή στη ζωή του ο άνθρωπος για να καταφέρει να θέσει σε λειτουργία ό,τι ο ίδιος έχει εφεύρει, χρειάζεται ενέργεια. Υπάρχουν δύο μορφές ενέργειας: Οι Ανανεώσιμες όπως ο ήλιος και ο άνεμος και Οι μη ανανεώσιμες όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.

Κυρίως Θέμα Ωστόσο στις μέρες μας υπάρχει ένα σοβαρό πρόβλημα: Οι περισσότερες λειτουργίες γίνονται με τη χρήση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αυτές όμως πρόκειται σύντομα να εξαντληθούν. Έτσι η δημιουργία μηχανών που θα εκμεταλλεύονται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας επιβάλλεται γι’ αυτό εδώ και μερικά χρόνια γίνονται μεγάλες προσπάθειες για τη δημιουργία τέτοιων μηχανών. Έτσι δημιουργήθηκαν τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά πάρκα.

Κυρίως θέμα Αιολικά πάρκα – Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας: Η σημερινή τεχνολογία βασίζεται σε ανεμογεννήτριες άξονα 2 ή τριών πτερυγίων, με αποδιδόμενη ηλεκτρονική ισχύ 200-400 kW. Όταν εντοπισθεί μία ανεμώδης περιοχή και εφόσον έχουν προηγηθεί βέβαια οι απαραίτητες μετρήσεις και μελέτες για την αξιοποίηση του αιολικού της δυναμικού, τοποθετούνται μερικές δεκάδες ανεμογεννήτριες, οι οποίες απαρτίζουν ένα «αιολικό πάρκο». Η εγκατάσταση κάθε ανεμογεννήτριας διαρκεί 1-3 μέρες. Αρχικά ανυψώνεται ο πύργος και τοποθετείται τμηματικά πάνω στα θεμέλια. Μετά ανυψώνεται η άτρακτος* στην κορυφή του πύργου.

Κυρίως θέμα (συνέχεια) Στη βάση του πύργου συναρμολογείται ο ρότορας ή δρομέας* (οριζοντίου άξονα, πάνω στον οποίο είναι προσαρτημένα τα πτερύγια), ο οποίος αποτελεί το κινητό μέρος της ανεμογεννήτριας. Η άτρακτος περιλαμβάνει το σύστημα μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στη συνέχεια ο ρότορας ανυψώνεται και συνδέεται στην άτρακτο. Τέλος, γίνονται οι απαραίτητες ηλεκτρικές συνδέσεις.

Κυρίως θέμα Απόδοση: Κάθε ανεμογεννήτρια αποδίδει ηλεκτρονική ισχύ 200-400kW. Ένα τυπικό αιολικό πάρκο 10 MW μπορεί να καλύψει τις ανάγκες για 11.000 κατοίκους Γενικότερα στη χώρα μας το εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύει το 13,6% του συνόλου των ηλεκτρικών αναγκών της χώρας. Ποσοστό αρκετά σημαντικό αφού ακόμα γίνονται τα πρώτα βήματα στον συγκεκριμένο τομέα.

Κυρίως θέμα Ενδεδειγμένη χρήση αιολικών-Κατάσταση στην Ελλάδα: Είναι λογικό πως για να λειτουργήσουν τα αιολικά πάρκα είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν σε περιοχή που να είναι έντονο το φαινόμενο των ανέμων. Η Ελλάδα είναι μια χώρα με απόλυτα ευνοϊκές συνθήκες για την κατασκευή τους αφού διαθέτει πλούσια ακτογραμμή και μεγάλο πλήθος νησιών. Ως εκ τούτου, οι ισχυροί άνεμοι που πνέουν κυρίως στις νησιωτικές και παραλιακές περιοχές προσδίδουν ιδιαίτερη σημασία στην ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας στη χώρα.

Κυρίως θέμα Πλεονεκτήματα /Μειονεκτήματα Αιολικών πάρκων: Πλεονεκτήματα: 1. Ένα από τα βασικότερα πλεονεκτήματα των αιολικών πάρκων είναι η απόδοσή τους. Μπορούν εύκολα να καλύψουν τις ανάγκες πολλών ΜW χωρίς να αφήνουν απόβλητα και κάθε είδους ουσία η οποία είναι βλαβερή προς το περιβάλλον. Εξοικονομώντας 2500 τόνους πετρέλαιο που αντιστοιχούν σε εκπομπές 28.000 τόνων διοξειδίου του άνθρακα και 210 τόνων διοξειδίου του θείου.

Κυρίως θέμα Πλεονεκτήματα /Μειονεκτήματα Αιολικών πάρκων: Πλεονεκτήματα: 2. Επίσης η κατασκευή και τοποθέτησή τους δεν θεωρείται δύσκολη. Μπορούν να τοποθετηθούν σε διάφορα μέρη όπως νησιά ή λόφους καλύπτοντας τις ανάγκες ανθρώπων σε διάφορες περιοχές και εξασφαλίζοντας νέες θέσεις εργασίας. 3. Τέλος δεν εμποδίζουν τη διεξαγωγή άλλων δραστηριοτήτων.

Κυρίως θέμα Μειονεκτήματα: Οι ανεμογεννήτριες μπορεί να προκαλέσουν τραυματισμούς ή θανατώσεις πουλιών, κυρίως αποδημητικών γιατί τα ενδημικά συνηθίζουν την παρουσία των μηχανών και τις αποφεύγουν. Έτσι είναι καλύτερο να μην κατασκευάζονται αιολικά πάρκα σε δρόμους μετανάστευσης πουλιών. Πάντως η συχνότητα ατυχημάτων πουλιών σε αιολικά πάρκα είναι πολύ μικρότερη αυτής των ατυχημάτων με αυτοκίνητα. Ένα επίσης σημαντικό πρόβλημα είναι και ο θόρυβος από τη λειτουργία των μηχανών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας και την αυστηρότερη επιλογή του τόπου εγκατάστασης, τα παραπάνω προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί.

Κυρίως θέμα Δομή φωτοβολταϊκού πάρκου: Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα αριθμό μερών ή υποσυστημάτων: (α) Τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια με τη μηχανική υποστήριξη και πιθανόν ένα σύστημα παρακολούθησης της ηλιακής τροχιάς. (β) Μπαταρίες (υποσύστημα αποθήκευσης). (γ) Καθορισμό ισχύος και συσκευή ελέγχου που περιλαμβάνει φροντίδα για μέτρηση και παρατήρηση. (δ) Εφεδρική γεννήτρια. Η επιλογή του πώς και ποια από αυτά τα στοιχεία ολοκληρώνονται μέσα στο σύστημα εξαρτάται από ποικίλες εκτιμήσεις.

Κυρίως θέμα Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας: Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ* φωτοβολταϊκών στοιχείων* μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο με πλευρά 120-160mm. Για τη δημιουργία του χρησιμοποιούνται κυρίως δύο τύποι πυριτίου: το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ το κρυσταλλικό διακρίνεται σε μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό.

Κυρίως θέμα Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας: Εκτός από το πυρίτιο για την κατασκευή φωτοβολταϊκών στοιχείων χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά, όπως το Κάδμιο-Τελλούριο (CdTe) και ο ινδοδισεληνιούχος χαλκός. Σε αυτές τις κατασκευές η μορφή του στοιχείου διαφέρει σημαντικά από αυτή του κρυσταλλικού πυριτίου, και έχει συνήθως τη μορφή λωρίδας πλάτους μερικών χιλιοστών και μήκους αρκετών εκατοστών.

Κυρίως θέμα Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια (ή γεννήτριες τυπικής ισχύος), οι οποίες έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός λεπτού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες, η οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν από δύο έως και αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκά πλαίσια.

Κυρίως θέμα Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ωστόσο, ένα σημαντικό πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο σχεδιαστής μιας διάταξης είναι το που θα στερεωθούν οι βασικές μονάδες, αν θα στερεωθούν σε σταθερές θέσεις ή οι προσανατολισμοί τους θα ακολουθούν (ιχνηλατούν) την κίνηση του ηλίου. Στις περισσότερες διατάξεις οι βασικές μονάδες στερεώνονται σ’ ένα σταθερό κεκλιμένο επίπεδο με την πρόσοψη προς τον ισημερινό.

Κυρίως θέμα H άριστη γωνία κλίσης εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος, την αναλογία της διάχυτης ακτινοβολίας στην τοποθεσία και το είδος του φορτίου. Κατά τη μελέτη του φωτοβολταϊκού συστήματος γίνεται η αξιολόγηση των ειδικών συνθηκών της εφαρμογής (κατεύθυνση και διάρκεια της ηλιοφάνειας, τυχόν σκιάσεις κτλ.) ώστε να επιλεγεί η κατάλληλη τεχνολογία.

Κυρίως θέμα Απόδοση: Ένα πάνελ 36 κυψελών μπορεί να έχει ονομαστική ισχύ 70-85W, ενώ μεγαλύτερα πάνελ μπορεί να φτάσουν και τα 200W ή και παραπάνω. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία είναι συνεχούς ρεύματος, και για το λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρμογές όπως ο υπολογιστής τσέπης («κομπιουτεράκι») και οι δορυφόροι. Με την προοδευτική αύξηση όμως του βαθμού απόδοσης, δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές – οι αναστροφείς, που σκοπό έχουν να μετατρέψουν την έξοδο συνεχούς τάσης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας σε εναλλασσόμενη τάση. Με τον τρόπο αυτό, το φωτοβολταϊκό σύστημα είναι σε θέση να τροφοδοτήσει μια σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερμοκήπιο, μονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιμοποιεί συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος.

Κυρίως θέμα Ενδεδειγμένη χρήση φωτοβολταϊκών: Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών είναι ότι μπορούν εύκολα να τοποθετηθούν σε όλα τα μέρη και με διάφορες χρήσεις αρκεί να υπάρχει ηλιακό φως. Για παράδειγμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν: σε μικρές εκτάσεις γης (για την τροφοδότηση πολλών κτιρίων) [φωτοβολταϊκά πάρκα] σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές (όπως π.χ. την σκεπή ενός σπιτιού ή θερμοκηπίου.) σε δορυφόρους ή σε διαστημόπλοια.

Κυρίως θέμα Πλεονεκτήματα/ Μειονεκτήματα Φωτοβολταϊκών συστημάτων: Πλεονεκτήματα: Τεχνολογία φιλική προς το περιβάλλον. Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, διατίθεται παντού και δεν αξίζει απολύτως τίποτα. Με την κατάλληλη γεωγραφική κατανομή, τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν χωρίς ενίσχυση του δικτύου διανομής. Η λειτουργία του συστήματος είναι απόλυτα αθόρυβη. Οι απαιτήσεις συντήρησης είναι σχεδόν μηδενικές. Η διάρκεια ζωής είναι μεγάλη (20-30 χρόνια).

Κυρίως θέμα (συνέχεια) Υπάρχει πάντα η δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης, ώστε να ανταποκρίνονται στις αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών. Μπορούν να εγκατασταθούν πάνω σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές όπως π.χ. η στέγη ενός σπιτιού. Μειονεκτήματα: Ως μειονέκτημα θα μπορούσε να καταλογίσει κανείς στα φωτοβολταϊκά συστήματα το κόστος τους, το οποίο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις παραμένει ακόμα αρκετά υψηλό.

Ορισμοί (7ο στάδιο) Άτρακτος: το μέρος στο οποίο περιλαμβάνεται το σύστημα μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Ρότορας ή δρομέας: το εξάρτημα στο οποίο στηρίζονται τα πτερύγια Φωτοβολταϊκό στοιχείο: κυψέλη ή κύτταρο Πάνελ: φωτοβολταϊκό πλαίσιο, γεννήτρια τυπικής ισχύος ή κρύσταλλο όπως λέγεται στο εμπόριο {Η σημασία όλων των λέξεων με αστερίσκο (*) εξηγούνται σε αυτό το στάδιο.}

Συμπεράσματα (8ο στάδιο) Συμπεράσματα (8ο στάδιο) Μελετώντας τις πληροφορίες που μας δίνει η εργασία, μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε ότι καμία από τις δύο μεθόδους δεν υπερτερεί ή υστερεί της άλλης. Αντίθετα βλέπουμε ότι είναι δύο πρωτοποριακές ανακαλύψεις που η κάθε μία με τα πλεονεκτήματά της συμπληρώνει την άλλη. Επίσης είναι δύο επενδύσεις με βλέψεις για το μέλλον.

Συμπεράσματα (8ο στάδιο) Συμπεράσματα (8ο στάδιο) Τέλος, ο 21ος αιώνας θα είναι ο αιώνας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα διαδραματίσουν έναν συνεχώς αυξανόμενο ρόλο τις επόμενες δεκαετίες. Αναγνωρίζονται τα πλεονεκτήματα που έχουν για την κοινωνία όσον αφορά τη μείωση των επιπτώσεων στο περιβάλλον και την υγεία, η συμβολή τους στη μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο που παρουσιάζει υψηλές διακυμάνσεις τιμών και της διαμάχης για αυτό, χωρίς να δημιουργούν νέα προβλήματα, όπως πυρηνικά απόβλητα ή διάδοση των πυρηνικών, καθώς κα η δημιουργία θέσεων απασχόλησης και τοπικού οικονομικού δυναμικού προστιθέμενης αξίας. Ωστόσο, αυτό που συχνά λησμονείται είναι η ποικιλομορφία της χρήσης τους.

Βιβλιογραφία (8ο στάδιο) Βιβλιογραφία (8ο στάδιο) http://www.wikipedia.gr http://www.panoramio.gr Τεχνολογία για μαθητές Ά Γενικού Λυκείου ΟΕΔΒ

Φωτογραφικό υλικό

Φωτογραφικό υλικό

Φωτογραφικό υλικό