ΒΡΕΙΤΕ ΜΑΣ ΣΤΟ FACΕBOOK (Ηλεκτρολογικές Ενημερώσεις) ΚΑΙ ΚΑΝΤΕ LIKE

Τετάρτη, 9 Νοεμβρίου 2016

ΤΙ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΠΡΟΣΕΞΕΤΕ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΟΓΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΠΑΝΕΛ



Τι πρέπει να προσέξετε όταν επιλέγετε φωτοβολταϊκά

 Πριν μερικά χρόνια η επιλογή φωτοβολταϊκών συστημάτων ήταν πολύ εύκολη, γιατί απλά δεν υπήρχαν πολλές επιλογές. Τώρα υπάρχει πληθώρα συστημάτων στην αγορά, κάνοντας την επιλογή σαφώς δυσκολότερη.
 
Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών είναι μια σημαντική επένδυση και η απόφαση της αγοράς δεν πρέπει να βασίζεται μόνο στο κόστος.

Σας παρουσιάζουμε τους σημαντικότερους παράγοντες που πρέπει να εξετάσετε κατή την επιλογή των ηλιακών πάνελ.

1) Το κόστος

Το πραγματικό κόστος καθορίζεται από:
 το μέγεθος (υπολογισμένο σε Watt),
τη μάρκα,
την ποιότητα υλικών,
την αντοχή,
την περίοδο εγγύησης και
τις πιστοποιήσεις των φωτοβολταϊκών.

Συνιστάται να μην επιλέξετε ένα ηλιακό πάνελ μόνο βάσει κόστους, καθώς ενδέχεται να μην έχει τις απαραίτητες πιστοποιήσεις, να είναι πολύ μεγάλο για να εγκατασταθεί εντός της προκαθορισμένης περιοχής ή να υπολειτουργεί και να μην παρέχει καμία απόδοση της επένδυσης.


Πιστοποιήσεις φωτοβολταικών στοιχείων

Εγγύηση κατασκευαστικής αντοχής (έτη)

Εγγύηση μειωμένης απόδοσης (%/χρόνο)

Πρότυπο ελάχιστων τεχνικών προδιαγραφών για ΦΒ κρυσταλλικού πυριτίου (ΕΝ-IEK 61215)

Πρότυπο ΦΒ πλαισίων λεπτού υμενίου (ΕΝ-IEK 61646)

Πρότυπο προδιαγραφών ασφαλείας (IEK 61730-1)

Πιστοποίηση προστασίας έναντι της διάβρωσης (Protection class II)

 πιστοποιητικό ΙSO 9001:2000 (Διασφάλιση Ποιότητας)

  πιστοποιητικό ΙSO 14000 (Περιβάλλον) 


2) Τρεις ποιοτικές κατηγορίες

Οι κατασκευαστές ακολουθούν κάποια ποιοτικά πρότυπα κατά τη διαδικασία παρασκευής  των ΦΒ πάνελ.
Υπάρχουν τρία επίπεδα ποιότητας και συνιστάται να αγοράζετε ηλιακά πάνελ που ανήκουν στα πρώτα δύο.

Στην πρώτη ποιοτική κατηγορία ανήκει το καλύτερο 2% των κατασκευαστών φωτοβολταϊκών. Οι εταιρείες αυτές χρησιμοποιούν προηγμένες ρομποτικές μεθόδους και έχουν 5 χρόνια εμπειρίας στην κατασκευή φωτοβολταϊκών. Παράγουν πυρίτιο της υψηλότερης ποιότητας, το οποίο έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.


Η δεύτερη κατηγορία βασίζεται σε ρομποτικά και σε χειρωνακτική εργασία για την παραγωγή φωτοβολταϊκών. Αυτοί οι κατασκευαστές έχουν 2 έως 5 χρόνια εμπειρίας στον τομέα και οι τιμές τους είναι καλές και λογικές.

Στο τρίτο ποιοτικό επίπεδο ανήκει το 90% των κατασκευαστών φωτοβολταϊκών. Ο τρόπος που κατασκευάζουν τα προϊόντα τους δεν θεωρείται και ο καλύτερος, καθώς συγκεντρώνουν πάνελ και κολλούν πάνω τους τα φυσικά ηλιακά κύτταρα


3) Ο βαθμός ανοχής

Ο βαθμός ανοχής σημαίνει ότι το πάνελ θα υπολείπεται, θα φτάσει ή θα ξεπεράσει την παραγωγή ενέργειας που αναγράφεται στο φωτοβολταϊκό. Ένα χαμηλής ποιότητας ηλιακό πάνελ θα δείξει στην πραγματικότητα μικρότερο βαθμό ανοχής, από αυτόν που υπόσχεται.
Ο βαθμός ανοχής δίνεται σε -%/+%

Για παράδειγμα, ένα ηλιακό πάνελ μπορεί να γράφει πως έχει 200 βατ ισχύ, αλλά να παράγει μόνο 195 βατ λόγω κακής ποιότητας.


4) Ο βαθμός απόδοσης
 
 Η αναφερόμενη «απόδοση» για κάθε τύπο πάνελ είναι ουσιαστικά το ποσοστό της ηλιακής ενέργειας που μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο βαθμός απόδοσης (efficiency) κυμαίνεται σήμερα από 6%-19% ο οποίος, συγκρινόμενος με την απόδοση άλλου συστήματος (συμβατικού, αιολικού, υδροηλεκτρικού κλπ.) παραμένει χαμηλός.
 Θα καθορίσει τι ισχύ μπορεί να παράγει ένα φωτοβολταϊκό πάνελ.

Ο βαθμός απόδοσης δίνεται σε πρότυπες συνθήκες που είναι: Η ακτινοβολία που προσπίπτει κάθετα στο συλλέκτη έχει πυκνότητα ισχύος ακτινοβολίας 1kW/m2 και φάσμα ΑΜ1,5. Η θερμοκρασία του πλαισίου είναι 25οC


Είναι φανερό ότι το φωτοβολταικό πλαίσιο δεν θα δουλεύει σε πρότυπες συνθήκες

 Κατά την λειτουργία του σε πραγματικές συνθήκες η θερμοκρασία του πλαισίου είναι διαφορετική από τους 25oC και η πυκνότητα ισχύος της ΗΜ ακτινοβολίας από 0 ως 1200 W\m2.
Η μέγιστη παραγόμενη ισχύς είναι διαφορετική και μάλιστα μικρότερη από την ισχύ αιχμής του. 


Ο βαθμός απόδοσης επηρεάζεται από 4 παράγοντες:


Γήρανση: Η απόδοση του φωτοβολταικού πλαισίου μειώνεται λόγω της αλλοίωσης των υλικών κατασκευής των ΦΒ στοιχείων. Η μείωση της απόδοσης είναι 1% για κάθε έτος λειτουργίας και εκφράζεται με το συντελεστή γήρανσης σγ.
Είναι χαρακτηριστικό ότι οι εγγυήσεις των σοβαρών εταιρειών αναφέρονται στα 25 χρόνια για τη διατήρηση της ισχύος αιχμής Pmpp σε αποδεκτά όρια. Για τα φωτοβολταικά πυριτίου (μονοκρυσταλλικά και πολυκρυσταλλικά) μια καλή εγγύηση είναι η απόδοση να φτάσει στο 80% στα 25 χρόνια .
Ως τυπική τιμή για τα πλαίσια αυτά παίρνουμε τη μέση τιμή του συντελεστή γήρανσης στο χρόνο εγγύησης που είναι σγ(μέσο)=0,9


Ρύπανση επιφανείας: Η επιφάνεια των πάνελ ρυπαίνεται λόγω επικάθισης  σκόνης, φύλλων, χιονιού, αλατιού από τη θάλασσα, εντόμων, κουτσουλιών κ.λ.π, με αποτέλεσμα να μειώνεται η απόδοσή τους, ιδίως εκείνων που έχουν μικρή κλίση.
Η μείωση της απόδοσης είναι εντονότερη σε βιομηχανικές και αστικές περιοχές λόγω της αιθάλης.
Για τους παραπάνω λόγους παίρνουμε ένα συντελεστή ρύπανσης σρ σύμφωνα με τις παρακάτω τιμές :

      σρ=0,95 για πλαίσια που καθαρίζονται συχνά
      σρ=0,90 για πλαίσια ελαφρώς σκονισμένα
      σρ=0,80 για πλαίσια οριζόντια  με μεγάλη ρύπανση και που δεν καθαρίζονται


Αύξηση θερμοκρασίας: Τα πάνελ αποκτούν θερμοκρασία 30oC περίπου μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία που έχουν σε πρότυπες συνθήκες.
Η αύξηση αυτή της θερμοκρασίας τους μειώνει την απόδοσή τους

Γι’αυτό το λόγο χρησιμοποιούμε το συντελεστή θερμοκρασίας σθ

σθ=1-{(ta+30) -25} *0,004

όπου ta η μέση μηνιαία θερμοκρασία αέρα του τόπου όπου εγκαθιστούμε τα πάνελ, την οποία βρίσκουμε από το Pvgishttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/


Δίοδος αντεπιστροφής: εμποδίζει την εκφόρτιση της μπαταρίας διαμέσου του ΦΒ στοιχείου όταν αυτό δεν φωτίζεται και προκαλεί απώλειες ενέργειας της τάξης του 1%.

Οι απώλειες αυτές λαμβάνονται υπόψη με το συντελεστή απωλειών διόδου σδ=0,99


ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ
Στους υπολογισμούς των ΦΒ συστημάτων ο βαθμός απόδοσης nstc του ΦΒ πλαισίου , ο οποίος δίνεται σε πρότυπες συνθήκες ελέγχου STC, θα πρέπει να πολλαπλασιάζεται με το γινόμενο των τεσσάρων συντελεστών μείωσης της απόδοσης  (σγ, σρ, σθ, σδ)

Η απόδοση του ΦΠ μας ενδιαφέρει όταν έχουμε εγκατάσταση με solar tracker
Αν έχουμε σταθερά πάνελ τότε τα πάνελ κατά τη διάρκεια  όλης της ημέρας θα δώσουν  την ίδια ισχύ άσχετα του βαθμού απόδοσης.
Επίσης θα πρέπει να ξέρουμε τον ευρωπαικό βαθμό απόδοσης και όχι του κατασκευαστή που είναι πάντα μεγαλύτερος 


5) Η αντοχή στη θερμοκρασία

Η αντίσταση των πάνελ στη θερμοκρασία είναι σημαντική για τον προσδιορισμό των επιπτώσεων των ακραίων καιρικών συνθηκών, όπως η ζέστη, η βροχή ή το κρύο.

Είναι προτιμότερο τα ποσοστά των παρακάτω συντελεστών ανά βαθμό Κελσίου να είναι χαμηλότερα.


Θερμοκρασιακός συντελεστής ισχύος -Pmpp (-%/oC) ή mW/oC
Θερμοκρασιακός συντελεστής ρεύματος βραχυκύκλωσηςsc (+%/oC) ή mA/oC
Θερμοκρασιακός συντελεστής τάσεως ανοικτού κυκλώματος - Voc (-%/oC) ή mV/oC

 Όσο μικρότεροι είναι αυτοί οι συντελεστές  τόσο το καλύτερο γιατί τόσο μικρότερα είναι η τάση ανοικτού κυκλώματος και το ρεύμα βραχυκύκλωσης του panel


Ονομαστική Θερμοκρασία Λειτουργίας ΦΒ κυψελίδας (Nominal Operating Cell  Temperature-NOCT ).

Σε κάθε πλαίσιο μπορεί να αναγράφεται επιπλέον και η θερμοκρασία την οποία αποκτά το πλαίσιο σε καθορισμένες συνθήκες περιβάλλοντος που προσεγγίζουν μια μέση πραγματική κατάσταση.

Αντιπροσωπευτικές τιμές αυτής της θερμοκρασίας μπορεί να είναι 45oC-50oC.

 Η περιοχή αυτή των θ αφορά τη μέση κατάσταση του υλικού του φβ στοιχείου στο χρονικό διάστημα 2-3 ώρες πριν και μετά το μεσημέρι μιας αίθριας καλοκαιρινής μέρας σε μέσα γεωγραφικά πλάτη. 




Συνθήκες λειτουργίας της φβ κυψελίδας κάτω από τις οποίες η θερμοκρασία της ισούται με την ονομαστική τιμή της (NOCT):

Το φβ πλαίσιο σε κατάσταση ανοιχτού κυκλώματος.
Πυκνότητα ισχύος ηλιακής ακτινοβολίας GNOCT=800 W\m2
Μάζα αέρα ΑΜ=1,5 .
Θερμοκρασία περιβάλλοντος αέρα θα = 20oC .
Μέση ταχύτητα ανέμου 1m/sec .

Η σημασία της NOCT:
Χαμηλή NOCT για την κυψελίδα σημαίνει ότι αποβάλλει ταχύτερα στο
περιβάλλον το μέρος εκείνο της ηλιακής ακτινοβολίας που συμβάλλει ουσιαστικά στην αύξηση της θερμοκρασίας του.

Άρα όσο μικρότερη είναι η NOCT για ένα πλαίσιο τόσο μικρότερη είναι η μείωση της παρεχόμενης ηλεκτρικής ισχύος σε σχέση με άλλο πλαίσιο ίδιας ισχύος αιχμής το οποίο όμως έχει μεγαλύτερη NOCT. 


Εάν στα χαρακτηριστικά του panel (datasheet) δεν σας δίνονται οι θερμοκρασιακοί συντελεστές και το NOCT τότε αυτό να σας προβληματίσει και να συνεχίσετε το ψάξιμο


6) Τύπος πλαισίου και Ανθεκτικότητα

 Ποιος είναι ο καλύτερος τύπος φωτοβολταϊκών  πάνελ; Αυτό είναι το ερώτημα που κυριαρχεί σε όλους όσοι έχουν ασχοληθεί έστω και λίγο με το θέμα των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων.
Είναι σαφές ότι κανείς δεν μπορεί να δώσει μια εύκολη ή μονολεκτική απάντηση σε αυτό το ερώτημα, γιατί υπάρχουν αρκετοί και διαφορετικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κάθε φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, άλλοι λιγότερο και άλλοι περισσότερο (π.χ. ύψος ηλιοφάνειας, χωροταξικές ιδιαιτερότητες, μετεωρολογικές συνθήκες, κόστος, προσανατολισμός, σκιάσεις κλπ).

Θα κάνουμε μια προσπάθεια να περιγράψουμε συνοπτικά τα βασικά χαρακτηριστικά του κάθε τύπου ούτως ώστε να γίνουν όσο το δυνατόν πιο σαφείς οι διαφορές τους. 


Μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά  πάνελ: Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί από ένα μόνο μεγάλο κυλινδρικό κρύσταλλο πυριτίου. Η κατασκευή τους είναι πιο πολύπλοκη, με αποτέλεσμα το υψηλότερο κόστος παραγωγής.

Χαρακτηριστικά:
-Είναι ο πρώτος τύπος φωτοβολταϊκών  πάνελ που μπήκε σε μαζική παραγωγή.
-Έχουν καλύτερη σχέση απόδοσης/ επιφάνειας από τους άλλους τύπους πάνελ.
-Η ενεργειακή απόδοσή τους κυμαίνεται από 11% - 19%
-Έχουν υψηλότερο κόστος παραγωγής σε σχέση με τα πολυκρυσταλλικά πάνελ.
-Έχουν μεγαλύτερο πάχος υλικού.
-Έχουν σκούρο μπλε ή μαύρο χρώμα.

Πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά πάνελ: Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί σε λεπτά τμήματα, από ράβδους λιωμένου και επανακρυσταλλοποιημένου πυριτίου (το λειωμένο πυρίτιο χύνεται σε καλούπι και στη συνέχεια τεμαχίζεται σε κυψέλες). 

Χαρακτηριστικά:
-Η μέθοδος παραγωγής τους είναι φθηνότερη από αυτήν των μονοκρυσταλλικών, για αυτό και η τιμή τους είναι συνήθως λίγο χαμηλότερη.
-Η ενεργειακή απόδοσή τους που κυμαίνεται από 11% - 16% είναι σχετικά μικρότερη από αυτή των μονοκρυσταλλικών, αλλά από τη στιγμή που οι κυψέλες τοποθετούνται μέσα σε ένα πάνελ με άλλες 60, η πραγματική διαφορά σε watt ανά τετραγωνικό μέτρο είναι αμελητέα. Σήμερα, με την ταχύτατη ανάπτυξη της τεχνολογίας, η απόδοσή τους τείνει να αγγίξει την απόδοση των μονοκρυσταλλικών.
-Είναι τα πλέον διαδεδομένα πάνελ παγκοσμίως.
-Έχουν την καλύτερη σχέση κόστους-απόδοσης.
-Έχουν γαλάζιο χρώμα.

Πάνελ λεπτού υμενίου (thin film): Πρόκειται για μια ευρύτερη κατηγορία, που περιλαμβάνει τα λεγόμενα πάνελ «τρίτης γενιάς» που προέρχονται από πολλές διαφορετικές μεθόδους παραγωγής και επεξεργασίας (π.χ. άμορφου πυριτίου (a-Si), Δισεληνοϊνδιούχου χαλκού (CuInSe2 ή CIS), Τελουριούχου Kαδμίου (CdTe), Αρσενικούχου Γαλλίου (GaAs) κλπ). 
Τα πάνελ άμορφου πυριτίου που είναι και τα πλέον διαδεδομένα αυτής της κατηγορίας, αποτελούνται από ταινίες λεπτών επιστρώσεων οι οποίες παράγονται με την εναπόθεση ημιαγωγού υλικού (πυρίτιο στην περίπτωση μας) πάνω σε υπόστρωμα υποστήριξης, χαμηλού κόστους όπως από γυαλί ή αλουμίνιο.
Ο χαρακτηρισμός άμορφο φωτοβολταϊκό προέρχεται από τον τυχαίο τρόπο με τον οποίο είναι διατεταγμένα τα άτομα του πυριτίου

Χαρακτηριστικά:

-Έχουν, ονομαστικά, χαμηλότερες αποδόσεις σε σχέση με τις άλλες κατηγορίες (6% έως 11%).
-Λόγω της μικρότερης ποσότητας πυριτίου που χρησιμοποιείται κατά την παραγωγή τους, η τιμή τους είναι αισθητά χαμηλότερη.
-Αποδίδουν καλύτερα στις υψηλές θερμοκρασίες.
-Τα πάνελ λεπτού υμενίιου έχουν καλύτερες αποδόσεις σε σχέση με τα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά , όταν υπάρχει διάχυτη ακτινοβολία (συννεφιά).
-Έχουν χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα κάτι που σημαίνει ότι για να παράγουμε την ίδια ενέργεια χρειαζόμαστε σχεδόν διπλάσια επιφάνεια σε σχέση με τα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά στοιχεία.
-Δεν υπάρχουν στοιχεία από παλιές εγκαταστάσεις, σχετικά με τις αποδόσεις και τη διάρκειά τους, αφού η τεχνολογία τους είναι σχετικά καινούρια.
-Αποτελούν καλή λύση όταν υπάρχουν: μεγάλος διαθέσιμος χώρος, σκιάσεις, δυσμενής προσανατολισμός.


Υβριδικά πάνελ: Είναι τα πάνελ που συνδυάζουν περισσότερες από μία από τις γνωστές τεχνολογίες (π.χ. συνδυασμός άμορφου και μονκρυσταλλικού πυριτίου) Στην αγορά, τα πιο διαδομένα πάνελ αυτής της κατηγορίας είναι κατασκευασμένα από δύο στρώσεις άμορφου πυριτίου γύρω από μια στρώση μονοκρυσταλλικού πυριτίου

Χαρακτηριστικά:
-Έχουν μεγάλο βαθμό απόδοσης που μπορεί να φτάσει και το 19%.
-Έχουν πολύ καλή συμπεριφορά στην επίδραση της θερμοκρασίας και αξιόλογη απόδοση στον διάχυτο φωτισμό.
-Έχουν αρκετά μεγαλύτερο κόστος κατασκευής.
-Δεν υπάρχουν στοιχεία από παλιές εγκαταστάσεις, σχετικά με τις αποδόσεις και τη διάρκειά τους, αφού η τεχνολογία τους είναι σχετικά καινούργια.

Τελικά ποιον τύπο να επιλέξω?

Διαβάζοντας ξανά και ξανά τα ονομαστικά τεχνικά χαρακτηριστικά της κάθε κατηγορίας, σε συνδυασμό και με τα κοστολογικά χαρακτηριστικά τους, δεν προκύπτει ένα μοναδικό στοιχείο που να στρέφει την επιλογή μας σε κάποια συγκεκριμένη κατηγορία. Οι αποδόσεις είναι λίγο ως πολύ ίδιες και τα κόστη επίσης. Άρα, η επιλογή φωτοβολταϊκών πάνελ έχει να κάνει κατά κύριο λόγο με τις ιδιαιτερότητες της κάθε μιας εγκατάστασης ξεχωριστά και, όταν λέμε ιδιαιτερότητες, εννοούμε τον τόπο εγκατάστασης, το διαθέσιμο χώρο, τον προσανατολισμό και την κλίση της και ίσως και με την προσωπική χρωματική επιλογή (μαύρου ή μπλε χρώματος). 
Στην απόφαση επιλογής φωτοβολταϊκού συστήματος θα βοηθήσει καθοριστικά η εγκαταστάτρια εταιρεία που επιλέξαμε, γιατί θα πρέπει να αναλύσει και να συμπεριλάβει στην μελέτη της, όλα τα χαρακτηριστικά και τις ιδιαιτερότητες της εγκατάστασης, έτσι ώστε να πετύχει το βέλτιστο αποτέλεσμα για την επένδυσή σας.

7) Εγγύηση

Μελετήστε λεπτομερώς τις εταιρείες κατασκευής φωτοβολταϊκών πριν προχωρήσετε στην αγορά. Μελετήστε τον ισολογισμό των εταιρειών που σας ενδιαφέρουν

Βεβαιωθείτε ότι ο κατασκευαστής των πλαισίων έχει πολύχρονη παρουσία και τις κατάλληλες πιστοποιήσεις. Επιλέξτε προμηθευτή που να δίνει τουλάχιστον 10 χρόνια εγγύηση. 

Καλές εταιρείες προσφέρουν εγγύηση έως και 25 χρόνια.

Μερικά παραδείγματα από datasheet φωτοβολταικών πάνελ στα οποία έχω αφαιρέσει τη μάρκα





Άρθρο του καθηγητή της 1ης ΕΠΑΣ ΟΑΕΔ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Τάσου Αντωνάκη-Ηλεκτρολόγου Μηχανικού
Δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα εγκαταστάτης