Το πρώτο στο κόσμο αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα με καινοτόμα πλαίσια γραφενίου-περοβσκίτη, το οποίο βρίσκεται στην Κρήτη, επιλέχθηκε στο εξώφυλλο του κορυφαίου επιστημονικού περιοδικού Nature Energy με δείκτη απήχησης (Impact factor) 67,439.
Πρόκειται για μία καινοτόμα ερευνητική μελέτη με τη συμμετοχή της ερευνητικής ομάδας του καθηγητή Εμμανουήλ Κυμάκη Nano@HMU του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστήμιου.
Η ερευνητική Ομάδα του ΕΛΜΕΠΑ μαζί με τους συνεργάτες της στο πλαίσιο του τομέα Παραγωγής Ενέργειας του Graphene Flagship, συμπεριλαμβανομένης της ομάδας του Καθ. Aldo Di Carlo του πανεπιστημίου Tor Vergata (Ιταλία) και της εταιρείας Bedimensional (Ιταλία) με επικεφαλής τον Δρ. Francesco Bonaccorso, κατασκεύασαν το πρώτο στον κόσμο αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα (Standalone Solar Farm) με χρήση τεχνολογίας γραφενίου-περοβσκίτη.
Αυτή η πολυεπίπεδη προσπάθεια έχει επίκεντρο τη χρήση δισδιάστατων (2D) υλικών όπως το γραφένιο αποδεικνύοντας ότι η ενσωμάτωσή τους σε διαφορετικά στρώματα των φωτοβολταϊκών πλαισίων έχει ευεργετικό ρόλο τόσο από την άποψη της απόδοσης μετατροπής ισχύος όσο και της διάρκειας ζωής των πλαισίων.
Η ομάδα του Nano@HMU διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο στην επίτευξη αυτού του στόχου. Πιο συγκεκριμένα, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, κ. Γιώργος Βισκαδούρος μαζί με τον Δρ. Κωνσταντίνο Ρογδάκη, αλλά και οι απόφοιτοι μεταπτυχιακοί φοιτητές Ιωάννης Καλογεράκης και Εμμανουήλ Σπηλιαρώτης ήταν υπεύθυνοι για το σχεδιασμό του αυτόνομου φωτοβολταïκού συστήματος και την κατασκευή του ειδικού ηλεκτρονικού εξοπλισμού και λογισμικού (μέσω αλγορίθμων) που απαιτούνται για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο αυτής της νέας φωτοβολταϊκής τεχνολογίας.
Πάνω από 350 Φ/Β στοιχεία κατασκευάστηκαν και διασυνδέθηκαν υλοποιώντας 9 Φ/Β πλαίσια γραφενίου-περοβσκίτη (GRAphene-PErovskite, GRAPE) συνολικής επιφάνειας 4.5m2, τα οποία απέφεραν ισχύ 250W, παρόμοια με εκείνη ενός εμπορικού Φ/Β πλαισίου πυριτίου με ιδιαίτερα χαμηλό κόστος κατασκευής [<40 €/m2].
Το πρωτότυπο αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα εγκαταστάθηκε στο εργαστήριο “OpenAir Lab” του Nano@HMU στο ΕΛΜΕΠΑ (φωτογραφία εξωφύλλου), ενώ η παρακολούθηση λειτουργίας του για περισσότερο από 12 μήνες επέτρεψε στους Κρητικούς ερευνητές την εξαγωγή πολύτιμων πληροφορίων σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Με βάση αυτά τα πειραματικά αποτελέσματα, μελέτες εκτίμησης κύκλου ζωής (life cycle assesment) παρήχθησαν αποτελώντας ένα σημαντικό βήμα προς την πλήρη βιομηχανοποίηση της τεχνολογίας.
Το πρώτο στο κόσμο αυτόνομο ηλιακό πάρκο με χρήση Φ/Β πλαισίων γραφενίου-περοβσκίτη πέτυχε μια αξιοσημείωτη σταθερή παραγωγή ενέργειας διατηρώντας το 80% της αρχικής παραγόμενης ισχύος για 5.832 ώρες (8 μήνες). Η σταθερότητα αυτή των Φ/Β πλαισίων GRAPE αποτελεί την καλύτερη απόδοση της τεχνολογίας περοβσκίτη παγκοσμίως λαμβάνοντας υπόψη τις αναφορές από τη βιβλιογραφία.
Τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο του καινοτόμου συστήματος τοποθετούν την Κρήτη και την Ελλάδα σε ευνοϊκή θέση στον παγκόσμιο χάρτη σε ό,τι αφορά την ανάπτυξη καινοτομιών για την παραγωγή νέων μορφών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω φωτοβολταϊκών πλαισίων και η ερευνητική Ομάδα του Nano@HMU καλείται να αναλάβει πρωταγωνιστικό ρόλο στον συγκεκριμένο τομέα στο άμεσο μέλλον.
Παράλληλα η ανάπτυξη αριστείας και η επένδυση σε ανθρώπινο δυναμικό και υποδομές που ενισχύονται από διάφορα εγχώρια και ευρωπαϊκά χρηματοδοτούμενα προγράμματα φέρνει σήμερα το ΕΛΜΕΠΑ στο προσκήνιο των ενεργειακών εξελίξεων. Οι κύριοι βιομηχανικοί παίκτες της αγοράς των φωτοβολταϊκών πλαισίων νέας γενιάς από περοβσκίτη είναι εγκατεστημένοι στην ΕΕ και το ΕΛΜΕΠΑ μέσω των Κρητικών ερευνητών διαδραματίζει πρωταγωνιστικό ρόλο, καθώς καθοδηγεί την έρευνα και τις ψηφιακές τεχνολογίες στην ανάπτυξη, παραγωγή και πιστοποίηση των καινοτόμων Φ/Β πλαισίων σε εξωτερικές συνθήκες στην Κρήτη σε πραγματικό χρόνο.