Το Εργαστήριο Ηλιακής Ενέργειας στο Patras IQ 2017

Εργαστήριο Ηλιακής Ενέργειας

Το ΕΗΕ είναι στο Τμήμα Φυσικής του Παν/μίου Πατρών και δραστηριοποιείται στην εκπαίδευση και έρευνα τα τελευταία 40 χρόνια. Οι τομείς που ασχολείται το ΕΗΕ περιλαμβάνουν την μελέτη συλλεκτών ηλιακής ενέργειας, φωτοβολταϊκών, ηλιακών συστημάτων μικρού λόγου συγκέντρωσης, υβριδικών φωτοβολταϊκών/θερμικών συστημάτων (φβ/θ), μικρών ανεμογεννητριών, ενεργειακών θεμάτων κτιρίων και θερμοκηπίων, κλπ. Οι κύριες ερευνητικές καινοτομίες στα συστήματα ηλιακής ενέργειας είναι (α) οι βελτιωμένης απόδοσης σχεδιάσεις συσκευών ICS, (β) η καινοτομική πρόταση των θερμικών ηλιακών συλλεκτών με χρωματιστούς απορροφητές, (γ) η πρόταση για χρήση ενισχυτικών ανακλαστήρων με σκοπό την αύξηση της αποδιδόμενης ενέργειας;από θερμικούς συλλέκτες και φωτοβολταϊκά, (δ) οι ηλιακές συσκευές μικρού λόγου συγκέντρωσης που χρησιμοποιούν ανακλαστήρες ή φακούς σε συνδυασμό με θερμικούς ή φβ απορροφητές και μπορούν επιπλέον να επιτύχουν και έλεγχο φωτισμού και θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων κτιρίων και (ε) τα χαμηλού κόστους υβριδικά φβ/θ συστήματα με βελτιωμένη απόδοση στον παραγόμενο ηλεκτρισμό και θερμότητα.

Χαμηλού κόστους φβ/θ συστήματα

Τα φωτοβολταϊκά (φβ) μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία κατά 5%-20% σε ηλεκτρισμό, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της μετατρέπεται σε θερμότητα. Η ηλιακή ακτινοβολία αυξάνει την θερμοκρασία των φβ πάνελς, μειώνοντας την ηλεκτρική τους απόδοση. Αυτό το ανεπιθύμητο φαινόμενο μπορεί εν μέρει να αποφευχθεί εφαρμόζοντας μια διάταξη απολαβής της θερμότητας, με την κυκλοφορία κάποιου ρευστού, διατηρώντας έτσι την απόδοση σε ικανοποιητικό επίπεδο. Τα φβ πάνελς που συνδυάζονται με μονάδες απολαβής της θερμότητας συνιστούν τα υβριδικά φωτοβολταϊκά/θερμικά συστήματα (φβ/θ), που παρέχουν ταυτόχρονα ηλεκτρισμό και θερμότητα, αυξάνοντας την αποδιδόμενη ενέργεια από τα φβ. Τα συστήματα φβ/θ διακρίνονται σε φβ/θ-νερού και φβ/θ-αέρα, ανάλογα αν ψύχονται με νερό ή αέρα. Ο διπλός συνδυασμός φβ/θ-νερού και φβ/θ-αέρα σε μια ενιαία συσκευή παρουσιάζει ενδιαφέρον και μπορεί να ξεπεράσει τους περιορισμούς που τίθενται για τις δυο ξεχωριστές συσκευές. Η προτεινόμενη συσκευή είναι μια υβριδική φβ/θ συσκευή, η οποία περιλαμβάνει μια χαμηλού κόστους μονάδα απολαβής της θερμότητας και εκτός από την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας παρέχει και θερμότητα σε θερμό νερό και αέρα, ξεχωριστά ή και μαζί. Η μονάδα απολαβής της θερμότητας συνίσταται από πλαστικούς σωλήνες, που θερμαίνονται από την πίσω επιφάνεια του φβ πάνελ και είναι μονωμένες θερμικά από την πίσω πλευρά τους, ενώ το περιεχόμενο νερό στους σωλήνες λειτουργεί ως θερμική δεξαμενή μικρού χρόνου αποθήκευσης. Το πρόσθετο κόστος της θερμικής μονάδας είναι περί το 10% του κόστους του φβ πάνελ, ενώ το ενεργειακό όφελος σε θερμότητα είναι περί το 30%, κερδίζοντας έτσι ένα καθαρό ποσοστό 20%. Η προτεινόμενη διάταξη συλλέκτη φβ/θ έχει τη δυνατότητα ευέλικτης συνδεσμολογίας ξεχωριστών μονάδων σε οροφές και προσόψεις κτιρίων. Επίσης, αυτή η χαμηλού κόστους φβ/θ συσκευή μπορεί να σχηματιστεί επιτόπου, σε περίπτωση μεγάλης επιφάνειας, όπου η θερμική μονάδα μπορεί να προετοιμαστεί ξεχωριστά από την μονάδα των φβ πάνελς.