Hosted by OSOS , contributed by f64thanassis on 25 June 2021
Τα τελευταία χρόνια γίνετε όλο και πιο ξεκάθαρα αντιληπτό ότι το μοντέλο ανάπτυξης του ανθρώπινου είδους πάνω στη Γη στερείτε βιωσιμότητας. Προβλήματα όπως εξάντλησης φυσικών πόρων και πηγών ενέργειας, κλιματική αλλαγή μας προειδοποιούν ότι το μέλλον της ανθρωπότητας βρίσκεται σε κίνδυνο. Όσον αφορά τις ενεργειακές πηγές είναι φανερό ότι φυσικοί πόροι όπως το πετρέλαιο και οι γαιάνθρακες δεν έχουν ανεξάντλητα αποθέματα. Αν κάποιο από τα δυο εξαντληθεί, οι συνέπειες για την ανθρωπότητα θα είναι καταστροφικές σε κάθε επίπεδο. Η στροφή μας προς ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι μονόδρομος για το μέλλον. Σκοπός θα πρέπει να είναι όχι απλώς να εφαρμόσουμε ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αλλά και να εφεύρουμε νέες. Στο συγκεκριμένο project μελετούμε τα φωτοβολταϊκά συστήματα και κατασκευάζουμε ένα φωτιστικό νυχτερινής χρήσης που να τροφοδοτείται από μπαταρία που φορτίζει κατά τη διάρκεια της μέρας από φωτοβολταϊκό πάνελ.
Осетити
Ως ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θεωρούνται αυτές που δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέμβαση, όπως εξόρυξη, άντληση ή καύση, όπως με τις μέχρι τώρα χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας, αλλά απλώς η εκμετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ροής ενέργειας στη φύση. Δεύτερον, πρόκειται για «καθαρές» μορφές ενέργειας, πολύ «φιλικές» στο περιβάλλον, που δεν αποδεσμεύουν υδρογονάνθρακες, διοξείδιο του άνθρακα ή τοξικά και ραδιενεργά απόβλητα. Τέτοιες θεωρούνται η αιολική, ηλιακή, αεροθερμική, γεωθερμική, υδροθερμική και ενέργεια των ωκεανών, υδροηλεκτρική, από βιομάζα, από τα εκλυόμενα στους χώρους υγειονομικής ταφής αέρια, από αέρια μονάδων επεξεργασίας λυμάτων και από βιοαέρια.
Πλεονεκτήματα
- Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα.
- Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα.
- Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου.
- Είναι ευέλικτες εφαρμογές, που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.
- Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει πολύ μεγάλο χρόνο ζωής.
- Επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις.
- Συμβάλλουν στην αποκέντρωση του ενεργειακού συστήματος, αφού υπάρχουν σε πολλά γεωγραφικά σημεία και καλύπτουν ενεργειακές ανάγκες σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο. Επιπλέον μειώνουν τις απώλειες κατά τη μεταφορά ενέργειας.
Μειονεκτήματα
- Έχουν ένα αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια της γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται ως συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων.
- Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους, αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται.
- Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί.
- Για τα υδροηλεκτρικά έργα λέγεται ότι προκαλούν έκλυση μεθανίου από την αποσύνθεση των φυτών που βρίσκονται κάτω από το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Εντμόντ Μπεκερέλ (Alexandre-Edmond Becquerel ). Περιληπτικά πρόκειται για την απορρόφηση της ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων του φωτοβολταϊκού στοιχείου και την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος. Το ηλεκτρικό πεδίο που προϋπάρχει στο φωτοβολταϊκό στοιχείο οδηγεί το ρεύμα στο φορτίο.
Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία χωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες
1. Κρυσταλλικού Πυριτίου
- Μονοκρυσταλλικού πυριτίου
- Πολυκρυσταλλικού πυριτίου
2. Λεπτών Μεμβρανών
- Άμορφου Πυριτίο.
- Χαλκοπυριτών CIS / CIGS.
https://www.youtube.com/watch?v=xKxrkht7CpY&ab_channel=TED-Ed
Замислити
Πώς θα μπορούσαν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας να αλλάξουν το μέλλον του κόσμου. Βρείτε καινοτόμες σημερινές εφαρμογές.
Με ποιο τρόπο θα μπορούσατε να αποθηκεύετε ενέργεια που παράγεται από φωτοβολταϊκά ώστε να χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της νύχτας?
Το να βάλουμε στη καθημερινή μας ζωή τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα απαιτήσει σημαντικές αλλαγές στις καθημερινές μας συνήθειες καθότι είμαστε εξαρτημένοι σε πολύ μεγάλο βαθμό από τη τεχνολογία του πετρελαίου. Η μετάβαση σίγουρα θα είναι μια πρόκληση αλλά το μεσοπρόθεσμο και μακροπρόθεσμο κέρδος θα είναι μεγάλο. Ίσως απαιτήσει να αλλάξει η δομή των πόλεων που ζούμε.
Ένα μεγάλο πρόβλημα για τη μετάβαση είναι το κόστος. Βέβαια χρόνο με το χρόνο το κόστος μειώνεται και σύντομα θα είναι κοντά στα επίπεδα των συμβατικών μορφών ενέργειας.
Πηγή: https://www.visualcapitalist.com/global-transition-to-green-energy/
Πηγές ενέργειας σαν τη ηλιακή δεν είναι διαθέσιμες σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή γι αυτό απαιτείται να αποθηκεύεται ώστε να είναι έτοιμη για εκμετάλλευση. Αυτό αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα τεχνολογικά προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπίσουμε, τη τεχνολογία των μπαταριών. Σχηματικά ένα σύστημα εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας θα πρέπει να έχει την εξής μορφή.
Креирај
Δημιουργήστε ένα νυχτερινό προβολέα που θα τροφοδοτείτε από μπαταρία που θα φορτίζει κατά τη διάρκεια της μέρας από φωτοβολταϊκών πάνελ.
Υλικά που χρειαστήκαμε:
4x Ηλιακά πάνελ 3W / 6V
1x Ρυθμιστής φόρτισης
1x Μπαταρία μολύβδου 12V
1x Arduino Uno
1x αισθητήρας φωτός
1x ταινία led 12V
Τα ηλιακά μας πάνελ ήταν 3W / 6V αυτό σημαίνει ότι η ένταση ρεύματος που παράγουν είναι:
P = V I => I = P / V => I = 0,5 A
Αρχικά δοκιμάσαμε συνδεσμολογίες για τα ηλιακά πάνελ ώστε να δούμε ποια είναι η αποδοτικότερη για τη φόρτιση της μπαταρίας. Έτσι καταλήξαμε ότι πρέπει να συνδεθούν ανά δυο σε σειρά ώστε να πάρουμε την επιθυμητή τάση των 12V και στη συνέχεια να συνδεθούν παράλληλα ώστε να αυξηθεί η ένταση ρεύματος φόρτισης στο 1Α.
Στη συνέχεια συνδέουμε τη συστοιχία των πάνελ και τη μπαταρία στον ρυθμιστή φόρτισης. Έπειτα συνδέουμε στο όλο σύστημα την ταινία led. Ενδιάμεσα όμως παρεμβάλουμε τη πλακέτα του Arduino με τον αισθητήρα φωτός ώστε να παίξει τον ρόλο του αυτόματου διακόπτη και να ανάβει την ταινία led όταν υπάρχει έλλειψη φωτός.