Upload
meharis0
View
129
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
9
Παραβολικά κάτοπτρα εκ περιστροφής
Συνεχής παρακολούθηση της κίνησης του ήλιου για καθετοποίηση των ακτίνων Μεγάλες διαστάσεις Τεχνικές δυσκολίες για την κίνηση Μεμονωμένα κάτοπτρα:
παράγουν υψηλές θερμοκρασίες ~700 °C
δεν ενδείκνυνται για παραγωγή ηλεκτρισμού
Παράδειγμα: Διάμετρος κατόπτρου 30 m παραγόμενη ισχύς: π(15 m2) (1 kW m-2) ~ 700 kW παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος 700 kW *0.3 = 210 kW (απόδοση ~30%)
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
10
ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΟ ΗΛΙΑΚΑ ΠΑΡΑΒΟΛΙΚΑ ΚΑΤΟΠΤΡΑ
Μερική αποθήκευση προϊόντων εξασφαλίζει λειτουργία και κατά τη νύχτα.
1463 2 2
12
kJ mole−ΝΗ ⎯⎯⎯⎯→ Ν +Η
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
11
ΗΛΙΑΚΟΙ ΠΥΡΓΟΙ – ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
12
ΗΛΙΑΚΟΙ ΦΟΥΡΝΟΙ
Συγκέντρωση μεγάλης πυκνότητας ενέργειας σε ένα σημείο για επίτευξη εξαιρετικά υψηλών θερμοκρασιών (π.χ. Odellio Γαλία Τ = 3,000 °C)
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
13
ww o b r v e
dTmc E q q q qdt
τα= − − − −
Απώλειες θερμότητας: b: Βάση r: ακτινοβολία v: αγωγή e: εξάτμιση
LΗ2Ο = 2.4 ΜJ kg-1 Εο = 20 ΜJ m-2 day-1
MΗ2Ο = 8 kg-1 m-2 day-1
Τελική απόδοση συστήματος ~ 60%
ΕΞΑΤΜΙΣΥΓΡΟΠΟΙΗΣΗ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟ ΝΕΡΟ
ΑΦΑΛΑΤΙΣΜΕΝΟ ΝΕΡΟ
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
14
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ
Διαφορά δυναμικού ~ 0.5 Volt
Παράγεται συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα ~200 Α m-2
(για 1 kW m-2 ροή ηλιακής. ακτινοβολίας) Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι πηγές ηλεκτρικού ρεύματος όχι τάσης Το παραγόμενο ρεύμα μεταβάλλεται ακολουθώντας τις μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας (συστηματικές ή τυχαίες)
ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
15
Αποδοτική χρήση της παραγόμενης ισχύος εξαρτάται από: • Αποτελεσματική παραγωγή ενέργειας από το στοιχείο • Δυναμικό συνδυασμό του φορτίου με το εξωτερικό κύκλωμα
o Αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά
ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΦΩΤΟΝΙΩΝ Φωτοβολταϊκό φαινόμενο όταν: hν ≥ Εg Για φωτοβολταϊκά στοιχεία Si: Εg ≈ 1 eV
19 115
34
8 1
15
(1.1 )(1.6 10 ) 0.27 106.63 10
3.0 10 1.1 11000.27 10
gE eV J eVv Hzh J s
ms m nmHz
λ μ
− −
−
−
×> ≈ = ×
×
×< = =
×
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
16
A. Ενέργεια πολύ μικρή για φωτοβολταϊκή παραγωγή σε στοιχεία Si Β. Ενέργεια που χρησιμοποιείται για φωτοβολταϊκή παραγωγή C. Επιπλέον ενέργεια που δεν χρησιμοποιείται Η αχρησιμοποίητη απορροφούμενη ενέργεια καταναλώνεται σαν θερμότητα
ΟΡΙΟ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ
ΕΔΑΦΟΣ
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
17
Η απόδοση ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου εξαρτάται από το συνδυασμό του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας και του Εg του υλικού
ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ • Πλέγμα των ηλεκτροδίων (απώλειες ~3%) • Φωτόνια μικρότερης ενέργειας (hν < Εg) (απώλειες ~23%) • Επιπλέον ενέργεια φωτονίων (hν - Εg) (απώλειες ~33%) • Ικανότητα συλλογής (ποσοστό ζευγών οπών-ηλεκτρονίων που παράγουν ρεύμα) (απώλειες ~30%)
• Από ανακλάσεις (~40%) στην επιφάνεια (τελική απώλεια ~2%)
Τελική απόδοση ~ 14%
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
18
Συστοιχία ηλιακών κυττάρων με αυξανόμενο ενεργειακό χάσμα
• Στόχος: Μεγαλύτερη απόδοση
o μείωση της απαιτούμενης έκτασης
o συγκεντρωμένη παραγωγή ενέργειας
• Απορροφώνται περισσότερα φωτόνια και χάνεται σαν θερμότητα λιγότερη ενέργεια
• Μέγιστο απόδοση 41% (για κύτταρα τριπλής επαφής)
• Μέγιστη θεωρητική απόδοση 87% (γι απεριόριστο αριθμό επαφών)
• Μειονέκτημα η περίπλοκη κατασκευή και το υψηλό κόστος
• Περιορίζεται σε διαστημικές εφαρμογές και συστήματα συγκέντρωσης ηλιακής ενέργειας
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
19
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
Ανάγκη συνδυασμού περισσότερων του ενός (τυπικά 33 στοιχεία)
Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας: Ηλεκτρικά στοιχεία + κύκλωμα
Προστασία από υπερφόρτιση
Προστασία από αποφόρτιση
Μέγιστο ρεύμα ~1.5Α Μέγιστο δυναμικό ~15V (ανοιχτό κύκλωμα)
Πηγές Ενέργειας στο Περιβάλλον: Διαφάνειες από τις παραδόσεις Α. Μπάης
20
ZΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ
ΣΤΟΙΧΕΙΟ
ΕΛΕΓΧΟΣ ΥΠΕΡΦΟΡΤΙΣΗΣΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ
ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΠΟΦΟΡΤΙΣΗΣΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ
ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣΤΟΙΧΕΙΟ
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟΥΣΤΟΙΧΕΙΟΥ
ΦΟΡΤΙΟ