fotovoltaika

**Φωτοβολταϊκά**

 * Νικ.Τσιούρβας, Απρ'08**

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Έντυπο αξιολόγησης 2 Περιεχόμενα 3 Περίληψη 4 Abstract 5 Εισαγωγή Αρχή λειτουργίας των ηλιακών κυττάρων Τρόποι σύνδεσης Κυκλωματικό σύμβολο- Κυκλωματικό μοντέλο Πλεονεκτήματα- Μειονεκτήματα Φορτιστής Λειτουργία Κατασκευή Κύκλωμα Άλλες εφαρμογές των ηλιακών κυττάρων Βιβλιογραφία ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η κατασκευή ενός φορτιστή μπαταριών ο οποίος όμως φορτίζει δύο επαναφορτιζόμενες μπαταρίες συλλέγοντας ηλιακή ενέργεια. Αυτό το επιτυγχάνει μέσω οχτώ ηλιακών κυττάρων. Για την ασφάλεια των μπαταριών χρησιμοποιείται και ένα κύκλωμα το οποίο αποτρέπει την υπερφόρτωσή τους. Στα πλαίσια της εργασίας αναφέρεται τι ακριβώς είναι τα φωτοβολταϊκά ή αλλιώς ηλιακά κύτταρα, το v μηχανισμό τον οποίο χρησιμοποιούν για να συλλέξουν την ηλιακή ενέργεια και με ποιους τρόπους ο άνθρωπος προσπαθεί να αυξήσει την απόδοσή τους. Επίσης ο αναγνώστης μαθαίνει πως είναι δυνατόν να συνδεθούν αυτά τα κύτταρα μεταξύ τους ανάλογα με το τι θέλουμε να πετύχουμε. Στη συνέχεια παρατίθεται το κυκλωματικό τους σύμβολο και μοντέλο και μερικά από τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους. Στο κύριο μέρος παρουσιάζεται ο φορτιστής, αναλύεται η λειτουργία του κυκλώματος και περιγράφεται η κατασκευή του. Τέλος, αναφέρονται ενδεικτικά κάποιες άλλες εφαρμογές που έχουν τα φωτοβολταϊκά στην καθημερινή μας ζωή. ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΙΑ Φωτοβολταϊκά ή ηλιακά κύτταρα Πυρίτιο Επαφή p - n  Ζώνη σθένους Ηλιακή ενέργεια Δίοδος και δίοδος Schottky Σειριακή και Παράλληλη σύνδεση ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ηλιακή ενέργεια μαζί με την αιολική ενέργεια καθώς και την υδάτινη ενέργεια αποτελούν τις ανανεώσιμες ή -όπως αλλιώς λέγεται-τις ”πράσινες’’ πηγές, τις οποίες δεν μπορεί κανείς να κατηγορήσει για δημιουργία εκπομπών CO 2 ή ακόμα και ραδιενεργών αποβλήτων. Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία –εν συντομία “ PV ’’ εκ του PhotoVoltaic - στην οποία τα ηλιακά κύτταρα παράγουν ηλεκτρισμό από το ηλιακό φως, έχει ένα πάρα πολύ σημαντικό ρόλο στην αντιμετώπιση των κλιματικών αλλαγών. Την στιγμή αυτή το ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας ισχύος που παράγεται από PV είναι πάρα πολύ μικρό, δηλαδή 0,2% στην Γερμανία και πιθανόν το ίδιο περίπου και στην Μεγάλη Βρετανία, όπου μόλις το 2% της συνολικά καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ισχύος παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (κάποτε πρέπει στην Ελλάδα να σταματήσουμε να αυτομαστιγωνόμαστε υποστηρίζοντας ότι σε όλα είμαστε τελευταίοι. Στην συγκεκριμένη περίπτωση είμαστε μόλις στο 8%). Δυστυχώς, όμως, η απόδοση των ηλιακών κυττάρων δεν θα λέγαμε ότι εντυπωσιάζει, δεδομένου ότι ένα μικρό μόνον ποσοστό της φωτεινής ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό (σε ορισμένα πλάτη η απόδοση φθάνει το 1 KWatt ανά τετραγωνικό μέτρο). Τα πλέον διαδεδομένα κύτταρα (τα οποία κατασκευάζονται από πολυκρυσταλλικό πυρίτιο) παρουσιάζουν απόδοση μεταξύ 14 και 17 τοις εκατό. Το θετικό στην ιστορία είναι ότι τα μεγάλα εμπορικά συστήματα που απαρτίζονται από τέτοια κύτταρα είναι σε θέση να εξοικονομήσουν το ποσό CO 2 που παράγεται κατά την κατασκευή τους μέσα σε μόλις δύο χρόνια. ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ ΤΩΝ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Το μικρότερο στοιχείο που παράγει ρεύμα σε ένα ηλιακό σύστημα καλείται ηλιακό κύτταρο ή με άλλα λόγια στοιχείο. Τα συγκεκριμένα κύτταρα κατασκευάζονται πάντοτε από δύο τουλάχιστον διαφορετικά υλικά, τα οποία συχνά διατάσσονται σε δύο λεπτά στρώματα που επικάθονται το ένα στο άλλο. Όταν, λοιπόν, επάνω σε αυτά τα διαφορετικά υλικά πέσει φως, το ένα λειτουργεί ως δότης ηλεκτρονίων και το άλλο ως δέκτης ηλεκτρονίων. Το κλειδί στην όλη διαδικασία είναι μία λεπτή περιοχή φραγής μεταξύ των δύο υλικών, η οποία επιτρέπει την ροή του ηλεκτρικού ρεύματος προς μία μόνον κατεύθυνση οπότε και εμφανίζεται η ηλεκτρική τάση. Εάν τώρα προσαρμόσουμε ένα αγώγιμο ηλεκτρόδιο (όπως για παράδειγμα ένα μέταλλο) σε κάθε ένα από τα υλικά και συνδέσουμε τα ηλεκτρόδια σε κάποιο εξωτερικό φορτίο, τα ηλεκτρόνια που παράγονται θα κάνουν “τη δουλειά’’ πολύ αποτελεσματικά. Τα ηλιακά κύτταρα που χρησιμοποιούνται συνηθέστερα είναι κατασκευασμένα από ένα λεπτό στρώμα μονού ή ακόμα και πολυκρυσταλλικού πυριτίου (τα πολυκρυσταλλικά κύτταρα όταν κοπούν και γυαλιστούν δίνουν μία τυπική εικόνα νιφάδων χιονιού). Το πυρίτιο έχει υψηλή καθαρότητα αλλά στην συνέχεια εμπλουτίζεται με μία πολύ μικρή ποσότητα από βόριο, το οποίο στην συνέχεια εξασφαλίζει μία εξαιρετικά υψηλή στάθμη ελέγχου των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών του ημιαγωγού. Την ίδια στιγμή το ανώτερο στρώμα εμπλουτίζεται με φώσφορο. Μέσα στο κύτταρο υπάρχει μία επαφή p - n όπως ακριβώς και στην δίοδο. Τα φωτόνια του φωτός που προσπίπτουν στο κύτταρο οδηγούν τα ηλεκτρόνια εκτός της καλούμενης “ζώνης σθένους” προς την ζώνη αγωγιμότητας, και με την διαδικασία αυτή η κίνηση του ηλεκτρονίου μέσα από τη ζώνη μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η τάση, λοιπόν, που μπορεί να εξαχθεί με τον τρόπο αυτό μεταξύ των (ασημένιων) επαφών προσαρμοσμένων στο επάνω και κάτω μέρος του κυττάρου, είναι στην περιοχή των 0,6 V. Το ρεύμα είναι ανάλογο της επιφάνειας του κυττάρου, της τρέχουσας έντασης του φωτός και του συντελεστή απόδοσης. Στα γεωγραφικά πλάτη της Ευρώπης, τα εμπορικά πολυκρυσταλλικά κύτταρα είναι σε θέση να παράσχουν μέχρι μερικά Α. Η παράθεση των ηλιακών κυττάρων σε σειρές και η εν παραλλήλω σύνδεση των σειρών που προκύπτουν, οδηγεί σε μονάδες οι οποίες μπορούν να επιτύχουν αρκετά υψηλότερες τάσεις και ρεύματα. Τα πολυκρυσταλλικά κύτταρα έχουν απόδοση μέχρι περίπου 17% και τα μονοκρυσταλλικά μέχρι 22% (τα μεγέθη αυτά μικραίνουν ελαφρά όταν συνενώνονται σε μονάδες). Βελτιωμένες αποδόσεις μπορούμε να επιτύχουμε εάν χρησιμοποιήσουμε κύτταρα γερμανίου, αρσενιούχου γαλλίου, ή άλλων συνδυασμών. Τα κύτταρα βέβαια αυτά είναι αρκετά ακριβότερα, και για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούνται μόνον σε ειδικές εφαρμογές. Κύτταρα τύπου Tandem ή τριπλών επαφών είναι δυνατόν να αναπτυχθούν με τη χρήση πολλαπλών στρωμάτων, το κάθε ένα από τα οποία είναι βελτιστοποιημένο για μέγιστη ευαισθησία σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτεινής ακτινοβολίας. Πρόσφατα μάλιστα επετεύχθη η χρήση συγκεντρωτικών φακών οι οποίοι συλλέγουν ηλιακή ακτινοβολία σε μία μικρότερη επιφάνεια κυττάρων. Η εφαρμογή όλων αυτών των μεθόδων αναμένεται σύντομα να αυξήσει την παγκόσμια απόδοση στο ποσοστό ρεκόρ του 40%. Άλλες προσεγγίσεις εστιάζουν όχι τόσο στην αύξηση της απόδοσης, αλλά στην μείωση του κόστους. Σκοπός είναι να μειωθεί –ή και να καταργηθεί πλήρως- η ανάγκη χρήσης καθαρού πυριτίου. Μία τεχνική αφορά την ανάγκη των καλούμενων μονάδων CIS, όπως αυτές που παράγονται από την Γερμανική εταιρεία Worth , (αν και ο όγκος παραγωγής δεν ανησυχεί διόλου τους κατασκευαστές ηλιακών κυττάρων πυριτίου). Τα ηλιακά κύτταρα λεπτού φιλμ κατασκευάζονται από άμορφο πυρίτιο και με αποδόσεις που φθάνουν το 10% κατέχουν μία από τις καλύτερες θέσεις λόγου τιμής προς απόδοση. Τα συγκεκριμένα κύτταρα μπορούν κάλλιστα να προταθούν ως εναλλακτική λύση, αρκεί ο χρήστης να διαθέτει αρκετό χώρο για την εγκατάσταση τους. Υπάρχει επίσης και μία νέα γενιά ευαισθητοποιημένων μέσω επίστρωσης ηλιακών κυττάρων ( dye - sensitized cells, DSC ) που δεν διατίθενται ακόμη στην αγορά, και στα οποία σαν συλλέκτες φωτός λειτουργούν κάποια οργανικά υλικά. Κοιτώντας ακόμη παραπέρα, η εταιρεία BP και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας ανακοίνωσαν την έναρξη ενός πενταετούς προγράμματος στο οποίο σκοπεύουν να αναπτύξουν ένα τύπο ηλιακών κυττάρων, τις “νανοράβδους” ( nanorods ). Πρόκειται για κυλινδρικά “σύρματα” πυριτίου 100 φορές λεπτότερα από την ανθρώπινη τρίχα, τα οποία απορροφούν ηλιακή ενέργεια σε ολόκληρο το μήκος τους και η απόδοσή τους αναμένεται να φθάσει σε στάθμες μακράν καλύτερες από αυτές των συμβατικών ηλιακών κυττάρων. ΤΡΟΠΟΙ ΣΥΝΔΕΣΗΣ Σύνδεση σε σειρά Όταν θέλουμε να συνδέσουμε οποιεσδήποτε συσκευές σε σειρά πρέπει να συνδέσουμε τον αρνητικό πόλο της μίας με τον θετικό της επόμενης. (σχήμα 1) σχήμα 1 Σε αυτή την περίπτωση πρέπει να γνωρίζουμε ότι η συνολική τάση του κυκλώματος είναι το άθροισμα των επιμέρους τάσεων της κάθε συσκευής. Για παράδειγμα στο σχήμα 1 εάν κάθε συσκευή παράγει 12 V, η συνολική παρεχόμενη τάση είναι 12+12+12+12=48 V. Επίσης πρέπει να θυμόμαστε ότι το συνολικό ρεύμα παραμένει ίδιο. Δηλαδή εάν κάθε συσκευή έχει ονομαστική τιμή ρεύματος 350 A τότε το συνολικό ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα είναι 350 A. Παράλληλη σύνδεση Για να συνδέσουμε συσκευές παράλληλη πρέπει να συνδέσουμε τους θετικούς πόλους μαζί σε έναν ακροδέκτη και τους αρνητικούς σε έναν άλλο. (σχήμα 2) σχήμα 2 Στη σειριακή σύνδεση, σε αντίθεση με την παράλληλη, οι ονομαστικές τιμές ρεύματος προστίθενται ενώ η ονομαστική τάση του ενός είναι η συνολική τάση του κυκλώματος. Για παράδειγμα στο σχήμα 2, εάν η κάθε συσκευή έχει ονομαστική τιμή τάσης 12 V και ονομαστική τιμή ρεύματος 350 Α τότε το συνολικό ρεύμα του κυκλώματος είναι 350+350=700 Α ενώ η συνολική τάση στα άκρα του είναι 12 V. Μεικτή σύνδεση Αξίζει να σημειωθεί ότι είναι δυνατόν σε ένα κύκλωμα να έχουμε συνδυασμό των δύο παραπάνω τρόπων σύνδεσης ανάλογα με το τι θέλουμε να πετύχουμε. (σχήμα 3) σχήμα 3 Στο σχήμα 3 δύο ξεχωριστά ζεύγη κυττάρων των 6 Volt συνδέθηκαν σε σειρά και στη συνέχεια παράλληλα με αποτέλεσμα στην έξοδο να έχουμε 12 V και 700 A. ΚΥΚΛΩΜΑΤΙΚΟ ΣΥΜΒΟΛΟ σχήμα 4 Στο σχήμα 4 φαίνεται το κυκλωματικό σύμβολο του φωτοβολταϊκού κυττάρου όπως χρησιμοποιείται στις σχηματικές αναπαραστάσεις κυκλωματικών διαγραμμάτων. ΚΥΚΛΩΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ

Σχήμα 5 -- ΚΥΚΛΩΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Στο σχήμα 5 φαίνεται το κυκλωματικό μοντέλο του ηλιακού κυττάρου. Αποτελείται από μία ιδανική πηγή ρεύματος σε σειρά με μία δίοδο. Επειδή όμως στην πραγματικότητα κανένα ηλιακό κύτταρο δεν είναι ιδανικό προσθέτουμε στο μοντέλο και δύο αντιστάσεις, μία παράλληλα και μία σε σειρά. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 1. Παράγουν <<δωρεάν>> ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο. 2. Δεν έχουν κινούμενα μέρη και λειτουργούν αθόρυβα. 3. Όχι μόνο δεν ρυπαίνουν το περιβάλλον με αέρια ή άλλα κατάλοιπα, αλλά αποτρέπουν κατά μέσο όρο την έκλυση 1,5 tn CO 2 κατ’ έτος, όσο δηλαδή απορροφούν δύο στρέμματα δάσους. 4. Μπορούν να λειτουργήσουν αυτόνομα και αξιόπιστα, χωρίς την παρουσία χειριστή. 5. Μπορούν να εγκατασταθούν και να λειτουργήσουν σε απομονωμένες περιοχές. 6. Δεν καταναλώνουν κάποιο είδος καυσίμου. 7. Μπορούν να λειτουργήσουν παράλληλα με άλλα συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 8. Λειτουργούν χωρίς προβλήματα κάτω από όλες τις καιρικές συνθήκες. 9. Χρειάζονται ελάχιστη συντήρηση. 10. Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής (που φθάνει τα 30 έτη). 11. Είναι λειτουργικά, καθώς προσφέρουν επεκτασιμότητα ανάλογα με τις ανάγκες σε φορτίο και δυνατότητα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας (σε δίκτυο ή συσσωρευτές). 12. Δεν ελέγχονται από κανένα ή (καμία εταιρεία) και αποτελεί ανεξάντλητο εγχώριο ενεργειακό ποσό που δίνει ανεξαρτησία, προβλεψιμότητα και ασφάλεια στην ενεργειακή τροφοδοσία. 13. Βοηθούν στην ορθολογική χρήση και εξοικονόμηση ενέργειας, κάνοντας τον καταναλωτή που διαθέτει φωτοβολταϊκά πιο προσεκτικό και ενήμερο στον τρόπο που καταναλώνει την ενέργεια, αλλά και στα στοιχεία που αφορούν την παραγόμενη και καταναλισκόμενη ενέργεια. 14. Βοηθούν στην αποκέντρωση της ενέργειας σε μικρές τοπικές μονάδες που δεν έχουν τις μεγάλες ενεργειακές απώλειες που αντιμετωπίζει το κυρίως ηλεκτρικό δίκτυο (12% στην Ελλάδα). Η εφαρμογή τους σε νησιά με αδύναμα δίκτυα είναι ιδιαίτερα σημαντική. 15. Βοηθούν στην αποφυγή διακοπής, εφ’ όσον η μέγιστη παραγωγή γίνεται καλοκαίρι και μεσημέρι, δηλαδή ώρες που έχουμε τις ημερήσιες αιχμές ζώνης, βοηθώντας στην εξομάλυνση των αιχμών φορτίου (μέχρι και 20%) και τη μείωση του συνολικού κόστους ηλεκτροπαραγωγής από τη Δ.Ε.Η., δεδομένου ότι η κάλυψη των αιχμών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή. 16. Δίνουν κύρος στον χρήστη τους (τουλάχιστον στις προηγμένες χώρες!) και βελτιώνουν το πρόσωπο των επιχειρήσεων που τα χρησιμοποιούν. Στις πιο ανεπτυγμένες αγορές η εγκατάσταση Φ/Β αποτελεί πλέον τον κανόνα σε κάθε νέα κτιριακή εφαρμογή. 17. Δημιουργούν σήμερα περισσότερες θέσεις εργασίας ανά MW ή ανά επενδυόμενο ευρώ από οποιαδήποτε άλλη ενεργειακή τεχνολογία. Η εγχώρια παραγωγή Φ/Β συνεπάγεται εκατοντάδες θέσεις εργασίας. 18. Αποτελούν μέσο εισόδου ξένων επενδύσεων στην Ελλάδα. 19. Συμβάλλουν στην περιφερειακή ανάπτυξη και την τοπική απασχόληση, λόγω του αποκεντρωμένου χαρακτήρα τους. ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 1. Έχουν ακόμα υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης. 2. Απαιτούν σχετικά μεγάλες επιφάνειες εργασίας. 3. Έχουν ακόμα σχετικά μικρό βαθμό απόδοσης. ΗΛΙΑΚΟΣ ΦΟΡΤΙΣΤΗΣ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ Λειτουργία Το κύκλωμα δεν έχει και πολλά μέρη : Αποτελείται όλο κι όλο από δύο τρανζίστορ και μερικά παθητικά στοιχεία. Ο τρόπος λειτουργίας είναι πολύ απλός. Η τάση στα άκρα των μπαταριών ελέγχεται διαρκώς. Όταν η τιμή της τάσης αυτής ξεπεράσει μία συγκεκριμένη στάθμη (οπότε οι μπαταρίες θα έχουν φορτιστεί πλήρως), ένα τρανζίστορ ισχύος παράλληλα με το ηλιακό πάνελ μετάγεται οπότε η τάση εξόδου του πλαισίου χαμηλώνει και οι μπαταρίες παύουν να φορτίζονται. Η τάση ελέγχεται από το κύκλωμα γύρω από το Τ2. Η δίοδος ζένερ D 2 επιβάλλει στον εκπομπό του Τ2 μία μετατόπιση κατά περίπου 1,4 V. Ο διαιρέτης τάσης R 3, P 1 και R 6 εξασφαλίζει στο Τ2 την τάση πόλωσης της βάσης. Μόλις η τάση αυτή ξεπεράσει τα 2 V (1,4 V συν την πτώση τάσης της επαφής βάσης –εκπομπού του Τ2), το τρανζίστορ αρχίζει να άγει. Η αγωγιμότητα αυτή “τραβάει” μέσω της R 5 την βάση του Τ1 χαμηλότερα, οπότε αρχίζει να άγει και το Τ1. Μόλις αρχίσει να άγει το Τ1, το ρεύμα από το ηλιακό πλαίσιο εκτρέπεται προς την αντίσταση ισχύος R 7 (10 Ω, στο 1 Watt είναι αρκετά). Με τον τρόπο αυτό πέφτει η τάση στα άκρα του πλαισίου και η διαδικασία φόρτισης διακόπτεται. Ανάλογα με τις ανοχές των εξαρτημάτων στον διαιρέτη τάσης, το Τ2 και την D 2, πρέπει να πειραματιστούμε λίγο για να εντοπίσουμε την ακριβή θέση ρύθμισης του Ρ1 στην οποία επιτυγχάνεται η σωστή τελική τάση για τις μπαταρίες NiCad. Η αποδεκτή τάση μίας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας θεωρείται αυτή των 1,44 V. Στην δική μας περίπτωση (όπου έχουμε δύο μπαταρίες σε σειρά) το κύκλωμα θα πρέπει να ρυθμιστεί έτσι ώστε το Τ2 να αρχίσει να άγει όταν η τάση στα άκρα του Κ2 φθάσει τα 2,88 V. Εάν θέλουμε να φορτίσουμε περισσότερες από δύο μπαταρίες ταυτόχρονα, το μόνο που χρειάζεται είναι να τροποποιήσουμε κατάλληλα τον διαιρέτη τάσης. Με απλή αντικατάσταση της R 3, το κύκλωμα θα είναι σε θέση να λειτουργήσει με τρεις ή τέσσερις μπαταρίες σε σειρά. Κατασκευή Την στιγμή που το σύνολο του κυκλώματος αποτελείται από λίγα σχετικά εξαρτήματα, μπορεί εύκολα να υλοποιηθεί επάνω σε μία διάτρητη πλακέτα (όπως το πρωτότυπο που εικονίζεται στην φωτογραφία). Εάν στην θέση των συνδέσμων εισόδου και εξόδου χρησιμοποιήσουμε άλλες κλέμες, διευκολύνουμε την σύνδεση των ακροδεκτών από το ηλιακό πλαίσιο και τις μπαταρίες με το κύκλωμα. Η ονομαστική τάση τής ηλιακής μονάδας καθορίζεται από το πλήθος των μπαταριών που θέλουμε να φορτίσουμε ταυτόχρονα. Λόγω μάλιστα της τυπικής πτώσης τάσης των 0,3 έως 0,4 V στα άκρα τής διόδου Schottky D 1, η ονομαστική τιμή τάσης τής μονάδας πρέπει να υπερβαίνει κατά 0,3 έως 0,4 V την τάση φόρτισής που ορίζεται από το P 1. Μία τυπική (και φθηνή) ηλιακή μονάδα για την φόρτιση δύο μπαταριών, αποτελείται από οκτώ ηλιακά κύτταρα συνδεδεμένα σε σειρά. Όταν υπάρχει αρκετή ηλιοφάνεια, μία τέτοια μονάδα είναι σε θέση να αποδώσει περίπου 140 mA με 8 επί 0,45 V = 3,6 V. Ε v νοείται ότι στην περίπτωση που θέλουμε να μειώσουμε τον χρόνο φόρτισης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μεγαλύτερες μονάδες με υψηλότερη ονομαστική απόδοση ρεύματος (αυτό είναι καθαρά θέμα κόστους). Με μία μονάδα 140 mA για παράδειγμα, μία πλήρως αποφορτισμένη μπαταρία 1400 mAh (συστοιχία) χρειάζεται 12 με 14 ώρες αδιάλειπτης ηλιοφάνειας (κάτι που δεν είναι και πολύ δύσκολο στη χώρα μας). Ένα σημείο το οποίο πρέπει να προσέξουμε κατά τη διαδικασία τής κατασκευής είναι η δίοδος ζένερ των 1,4 V, η οποία συχνά αποτελείται από δύο συνηθισμένες διόδους συνδεδεμένες σε σειρά. Η συγκεκριμένη –ψευδο-ζένερ πρέπει να τοποθετηθεί με ορθή πόλωση, και όχι με ανάστροφη όπως θα τοποθετείτο μία κανονική ζένερ. Η κάθοδος δηλαδή (ο ακροδέκτης με τον δακτύλιο) συνδέεται στην περίπτωση αυτή με την γείωση! Η ρύθμιση της τελικής τάσης φόρτισης μπορεί να γίνει εύκολα εάν αντικαταστήσουμε προσωρινά τις μπαταρίες με ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό συνεχούς, η έξοδος του οποίου έχει ρυθμιστεί στα 2,88 V ακριβώς. Συνδέουμε στα άκρα τής αντίστασης R 7 ένα βολτόμετρο και τοποθετούμε το ηλιακό πλαίσιο σε έντονη ηλιακή ακτινοβολία. Φέρνουμε το τρίμμερ ρύθμισης στην θέση μέγιστης αντίστασης. Στην συνέχεια αρχίζουμε να το στρέφουμε μέχρι το βολτόμετρο να δείξει ξαφνικά μία τάση μερικών βολτ, υποδεικνύοντας ότι το Τ1 έχει αρχίσει να άγει. Η διαδικασία ρύθμισης έχει πλέον ολοκληρωθεί και μπορούμε να αποσυνδέσουμε το τροφοδοτικό και να τοποθετήσουμε στην θέση του τις μπαταρίες. ΚΥΚΛΩΜΑ ΑΛΛΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Εν κατακλείδι αξίζει να σημειωθεί ότι στις μέρες μας τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν απεριόριστες εφαρμογές. Ενδεικτικά αναφέρονται οι πιο αξιοσημείωτες. Στην Κίνα, στην περιοχή Hangzhou, ένας Κινέζος πολίτης κατασκεύασε ένα μηχανάκι το οποίο λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια. Η επιφάνεια του των ηλιακών κυττάρων, που χρησιμοποίησε, και αφ’ ενός προστατεύει τους επιβάτες από τις ακτίνες του ήλιου και αφ’ ετέρου αντλεί την ενέργειά τους, είναι 0,6 τ.μ. και ήδη έχει αρχίσει η κατασκευή του συγκεκριμένου μεταφορικού μέσου, το κόστος του οποίου θα φθάσει περίπου τα 500 ευρώ! Μία άλλη εφαρμογή των ηλιακών κυττάρων είναι το ηλιακό καντήλι. Όταν το βάζουμε στο φως το φωτοβολταϊκό μαζεύει την ενέργεια την οποία αποθηκεύει σε δύο επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Το βράδυ μόλις το φως είναι λίγο ….ανάβει και σε συνδυασμό με την χαμηλή κατανάλωση ενέργειας του δίνουν αυτονομία έως και 100 ώρες! Επίσης ενδιαφέρουσες κατασκευές είναι και τα φωτιστικά κήπου τα οποία μέσω ηλιακών κυττάρων αποθηκεύουν ενέργεια σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τη νύχτα διαθέτουν την απαραίτητη ενέργεια ώστε να μπορούν να φωτίζουν. Τέλος, πολλοί ιδιώτες στις κατοικίες τους χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά πάνελ για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών. Το ρεύμα το οποίο παράγεται, επειδή είναι αδύνατον να χρησιμοποιηθεί τη στιγμή της παραγωγής του, είτε διοχετεύεται στο δίκτυο της Δ.Ε.Η. για να χρησιμοποιηθεί αργότερα είτε αποθηκεύεται σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗΝ ΠΟΛΕΜΙΚΗ ΑΕΡΟΠΟΡΙΑ Ο συγκεκριμένος ηλιακός φορτιστής μπαταριών ασφαλώς και δεν μπορεί να έχει πρακτική εφαρμογή στην Πολεμική Αεροπορία με τη μορφή που έχει. Αυτό επειδή η ποσότητα της ενέργειας που μπορεί να παρέχει είναι πολύ μικρή για την κάλυψη των ενεργειακών της αναγκών. Όμως, ένα μεγαλύτερο σύστημα μπορεί πολύ εύκολα να κατασκευαστεί. Με αυτό τον τρόπο η Πολεμική Αεροπορία μπορεί να εξασφαλίζει τις ανάγκες της σε ενέργεια τους μήνες που η χώρα μας έχει έντονη ηλιοφάνεια (και είναι αρκετοί σε σχέση με άλλες χώρες). Ασφαλώς η πραγματοποίηση μίας τέτοιας εγκατάσταση προϋποθέτει την ύπαρξη ειρήνης, κάτι που ισχύει. Αξίζει να αναφέρουμε ότι με τον συγκεκριμένο τρόπο πολλοί άνθρωποι που εργάζονται στην Πολεμική Αεροπορία θα μπορέσουν να έρθουν σε επαφή με καθαρές μορφές ενέργειας οι οποίες δεν μολύνουν το περιβάλλον. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Περιοδικό ΕΛΕΚΤΟΡ 5/2007 Περιοδικό ΤΕΕ 2349 (27/6/2005) Engineer’s Mini-Notebook [|www.iqsolarpower.com] [|http://kpe-kastor.kas.sch.gr] [|www.pvsunenergy.gr] [|http://en.wikipedia.org/wiki/solar_cell  [|www.nef.org.uk/greenenergy/solar.htm]
 * 1) ΤΕΛΟΣ #################