Γράφει: Γιώργος Μακρίδης

Φωτοβολταϊκό δυναμικό στην Κύπρο

Ο Γιώργος Μακρίδης είναι διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Κύπρου.

Η ηλιακή ενέργεια είναι μια από τις πιο ελπιδοφόρες επιλογές για την αειφόρο ανάπτυξη και επίλυση του σύγχρονου ενεργειακού προβλήματος που καλείται να αντιμετωπίσει η ανθρωπότητα. Ο ήλιος είναι η γενεσιουργός πηγή όλων των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) και μπορεί να καλύψει περισσότερο από 10,000 φορές την ενεργειακή ζήτηση του πλανήτη, αναδεικνύοντας παράλληλα τις απεριόριστες δυνατότητες των τεχνολογιών, όπως είναι τα φωτοβολταϊκά.

Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία

Φωτοβολταϊκή τεχνολογία χαρακτηρίζεται η τεχνολογία η οποία έχει την δυνατότητα να παράγει ηλεκτρισμό από το φως με την χρήση ηλιακών κυττάρων. Τα ηλιακά κύτταρα είναι κατασκευασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να μετατρέπουν το ηλιακό φως απευθείας σε ηλεκτρισμό. Η συγκεκριμένη τεχνολογία κάνει χρήση ημιαγωγών, οι οποίοι έχουν την ιδιότητα να απελευθερώνουν ηλεκτρόνια όταν εκτεθούν στην ηλιακή ακτινοβολία. Ο κυριότερος ημιαγωγός που χρησιμοποιείται για την κατασκευή φωτοβολταϊκών κυττάρων είναι το πυρίτιο. Η άμμος αποτελεί την πιο συνηθισμένη και άφθονη πηγή πυριτίου από την οποία μπορούν να παραχθούν τεράστιες ποσότητες του ημιαγωγού.

Τα τελευταία χρόνια, ο τομέας της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας έχει να επιδείξει ένα από τα υψηλότερα ποσοστά ανάπτυξης παγκοσμίως (πάνω από 30% το 2007), ενώ υπολογίζεται ότι τα επόμενα χρόνια το μέσο ποσοστό αύξησης της παραγωγής θα κυμανθεί μεταξύ 27% και 34% ετησίως.

Από την φύση τους τα φωτοβολταϊκά έχουν πολλά πλεονεκτήματα. Πρωτίστως, είναι κατανεμημένα συστήματα με χαμηλές εκπομπές ρύπων, μικρές ανάγκες συντήρησης και με αθόρυβη λειτουργία. Πιο αναλυτικά, τέτοια συστήματα βοηθούν στην αποφυγή εκπομπών ρύπων διοξειδίου του άνθρακα, ενώ παράλληλα βελτιώνουν και την ποιότητα του αέρα. Περαιτέρω, μειώνουν την αβεβαιότητα της αγοράς για μελλοντική αύξηση στις τιμές των καυσίμων, ενώ βοηθούν στην κάλυψη των μέγιστων αναγκών παραγωγής ενέργειας χωρίς την ανάγκη εγκατάστασης νέων σταθμών παραγωγής. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγονται οι επενδύσεις για την ανάπτυξη του δικτύου μεταφοράς και διανομής για την κάλυψη των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ιδιότητα αυτή της ταυτίσεως της μέγιστης παραγωγής από φωτοβολταϊκά συστήματα με την μέγιστη ζήτηση κατανάλωσης είναι το βασικό πλεονέκτημα των φωτοβολταϊκών συστημάτων έναντι των διαφόρων άλλων τεχνολογιών ΑΠΕ. Επιπλέον, αυτά τα συστήματα είναι πολύ αξιόπιστα αφού βασίζονται σε απλή τεχνολογία, η χρήση και εγκατάστασή τους είναι εύκολη και έχουν ελάχιστο κόστος συντήρησης. Έχουν εντελώς αθόρυβη λειτουργία, χωρίς να έρχονται σε δυσαρμονία με την αισθητική του περιβάλλοντος. Τέλος, παρέχουν ηλεκτρισμό σε απομακρυσμένες περιοχές όπου δεν υπάρχει ηλεκτρικό δίκτυο και ανοίγουν προοπτικές στην δημιουργία νέων επενδυτικών ευκαιριών και νέων θέσεων εργασίας. Αξίζει να σημειωθεί πως αναμένεται ότι ο φωτοβολταϊκός τομέας θα απασχολήσει περισσότερα από δύο εκατομμύρια άτομα μέχρι το 2020.

Σε αυτό το χρονικό σημείο εκφράζονται σοβαρές επιφυλάξεις για την ηλιακή ενέργεια λόγω του υψηλού αρχικού κόστους εγκατάστασης, το οποίο την καθιστά μη ανταγωνιστική σε σχέση με συμβατικές πηγές ενέργειας. Παρόλα αυτά η φωτοβολταϊκή τεχνολογία συμπεριλαμβάνεται στα παγκόσμια μακροπρόθεσμα ενεργειακά σενάρια, δεδομένου ότι η συνεισφορά της στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να γίνει πολύ σημαντική, αφού θα μειώσει τις δαπάνες και την μόλυνση του περιβάλλοντος. Αρκετοί αναλυτές αναμένουν πως, με τις σημερινές τάσεις, το κόστος των φωτοβολταϊκών θα μειωθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια και έτσι ένα μεγάλο μέρος της ζητούμενης ενέργειας μπορεί να παρέχεται από αυτά. Παράλληλα, σε αυτή την χρονική περίοδο το χάσμα κόστους που χωρίζει τα φωτοβολταϊκά από τις συμβατικές πηγές ενέργειας αναμένεται να γεφυρωθεί μέσω της τεχνολογικής προόδου, των αποδοτικότερων διαδικασιών παραγωγής φωτοβολταϊκών, της περαιτέρω αύξησης της παραγωγής και της συνεχούς αύξησης στην τιμή του πετρελαίου.

Η ερευνητική ομάδα και το Φωτοβολταϊκό Πάρκο του Πανεπιστημίου Κύπρου

Η Κύπρος, λόγω της γεωγραφικής θέσης και του πλούσιου ηλιακού δυναμικού της, αλλά και των εμπειριών που αποκτήθηκαν από τις πολλές εγκαταστάσεις ηλιακών θερμικών συστημάτων, βρίσκεται σε ιδανική θέση για να αξιοποιήσει τις ευκαιρίες που παρέχονται από μια ραγδαία αναπτυσσόμενη τεχνολογία όπως τα φωτοβολταϊκά. Είναι ένας τομέας που αναμφισβήτητα πρέπει να αποτελέσει μέρος της ενεργειακής πολιτικής της χώρας μας.

Η ομάδα Φωτοβολταϊκής Τεχνολογίας στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Κύπρου είναι η ερευνητική ομάδα που ασχολείται εδώ και αρκετά χρόνια με θέματα γύρω από αυτή την τεχνολογία. Μετά την πρώτη επιτυχή εγκατάσταση Φωτοβολταϊκού Πάρκου στην Κύπρο, το οποίο έχει εγκατασταθεί στην Πανεπιστημιούπολη μέσω ενός ερευνητικού προγράμματος που χρηματοδοτήθηκε πρόσφατα από το BMU (The German Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Energy) της Γερμανίας, η ομάδα έχει εξασφαλίσει χρηματοδότηση από το 7ο Πρόγραμμα Πλαίσιο, το INTERREG, το Ίδρυμα Προώθησης Έρευνας, καθώς επίσης και από την βιομηχανία. Στόχος είναι η περαιτέρω επέκταση του πάρκου, που θα το κατατάσσει ανάμεσα στα καλύτερα εργαστήρια της Ευρώπης στο είδος του.

Το Φωτοβολταϊκό Πάρκο αποτελείται από 14 φωτοβολταϊκά συστήματα διαφορετικών τεχνολογιών, μέγιστης ισχύς 1kWp το καθένα, όλα ενωμένα με το δίκτυο παροχής ηλεκτρισμού. Συγκεκριμένα, 12 από αυτά είναι ακίνητα και περιλαμβάνουν τις τεχνολογίες μονοκρυσταλλικού πυριτίου, πολυκρυσταλλικού πυριτίου, άμορφου πυριτίου, EFG and MAIN, Saturn Cell, Back Contact Cell, HIT, CdΤe, CuInSe2. Τα υπόλοιπα δύο συστήματα είναι συστήματα ανίχνευσης τροχιάς ήλιου (tracked system) και εστίασης (concentrator system). Με αυτό τον τρόπο δημιουργείται ένα δυνατό κράμα τεχνολογιών φωτοβολταϊκών συστημάτων, το οποίο καλύπτει το μέγιστο φάσμα των καινούριων τεχνολογιών φωτοβολταϊκών. Τα συστήματα πλαισιώνονται από διαγνωστικό εξοπλισμό για μέτρηση των λειτουργικών παραμέτρων των συστημάτων όπως τάση, ρεύμα και ισχύ στην έξοδο, ολική ενέργεια στην έξοδο, απόδοση στοιχείου και απόδοση πλαισίου, αλλά και ηλιακά και ανεμολογικά δεδομένα όπως ηλιακή ακτινοβολία, ταχύτητα και κατεύθυνση ανέμου, θερμοκρασία αέρα, θερμοκρασία πλαισίων κ.τλ. Όλες αυτές οι πληροφορίες συλλέγονται σε πραγματικό χρόνο σε βάση δεδομένων.

Από τα πρώτα αποτελέσματα, που σχετίζονται με την λήψη και ανάλυση δεδομένων λειτουργίας των φωτοβολταϊκών συστημάτων και κλιματολογικών συνθηκών, φαίνεται καθαρά πως τα εγκατεστημένα συστήματα παρήγαν ανά μέσω όρο ενέργεια (ac) της τάξεως 1580 kWh/kWp κάτω από ηλιακή ακτινοβολία στο επίπεδο των πλαισίων 1997 kWh/m2, κατά την διάρκεια του πρώτου έτους της λειτουργίας τους στην Κύπρο. Κατά την διάρκεια του δευτέρου χρόνου λειτουργίας, η μέση παραγωγή ήταν 1609 kWh/kWp κάτω από ηλιακή ακτινοβολία στο επίπεδο των πλαισίων 2050 kWh/m2. Στη γραφική παράσταση φαίνονται αναλυτικά οι επιδόσεις όλων των συστημάτων κατά τα δύο πρώτα χρόνια λειτουργίας.

Υπολογίζεται ότι μέχρι το 2020 ο ήλιος θα παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε πάνω από 1 δισεκατομμύριο ανθρώπους παγκοσμίως, ενώ θα ανοίξουν περισσότερες από 2 εκατομμύρια θέσεις εργασίας με μια ετήσια αύξηση της τάξης του 35%. Πρόκειται για έναν τομέα στον οποίο η Κύπρος πρέπει αναμφισβή-τητα να έχει άμεση και ενεργό συμμετοχή.