| Περίληψη: | Κεντρικός άξονας της εργασίας είναι η παρουσίαση της δομής ενός αυτονόμου φωτοβολταϊκού συστήματος, καθώς και η τεχνικοοικονομική μελέτη ενός τέτοιου συστήματος. Επίσης μέσα από αυτήν την εργασία θα βγουν συμπεράσματα για την λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος σε μεταβατική κατάσταση υπό τις δυσμενέστερες συνθήκες.
Ξεκινώντας παραθέτουμε τους λόγους για τους οποίους υπάρχει έντονη ανάγκη για την ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας(ΑΠΕ), όπως είναι η μόλυνση του περιβάλλοντος από τις συμβατικές πηγές, η εξάντληση των αποθεμάτων του πετρελαίου αλλά και άλλων πηγών ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς επίσης και μια σειρά από πολιτικοοικονομικούς λόγους με πρώτο την ιδιοπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Εν συνεχεία στο κεφάλαιο 2 αναλύεται το φωτοβολταϊκό φαινόμενο σε όλη του την έκταση, το πώς δηλαδή μετατρέπεται η ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική με την βοήθεια των ιδιοτήτων των ημιαγώγιμων υλικών που χρησιμοποιούνται στα ηλιακά πλαίσια. Ακόμη αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών, για να δωθεί έτσι και μαθηματικά η σχέση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται η παρουσίαση της μπαταρίας. Αρχικά δίνεται η αρχή λειτουργίας και τα είδη των μπαταριών (επαναφορτιζόμενες η μη). Στη συνέχεια εξετάζονται τα χαρακτηριστικά μεγέθη, δηλαδή η χωρητικότητα, το βάθος εκφόρτισης-DOD, η στάθμη φόρτισης-SOC και ο συντελεστής φόρτισης της μπαταρίας, που δίνει την απόδοση ισχύος της. Στο κεφάλαιο 4 εξετάζουμε στα μέρη του, ένα τυπικό αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα. Σκοπός του κεφαλαίου είναι να δείξει τη λειτουργία των ηλεκτρονικών μετατροπέων, τον έλεγχο τους και την καταπολέμηση των αρμόνικων που παράγουν αυτοί. Αναλυτικά παρουσιάζεται ο μετατροπεας συνεχούς τάσης DC/DC, ο τρόπος με τον oποίο γίνεται ο έλεγχος του. Επίσης εξηγείται ο καθοριστικός ρόλος του στην λειτουργία του συστήματος. Το ίδιο γίνεται και για τον αντιστροφέα συνεχούς-εναλλασσομενου DC/AC, που είναι μια εξαπαλμική γέφυρα με IGBT μετατροπείς. Τέλος γίνεται και μια εισαγωγή στο θέμα των αρμονικών συνιστωσών που παράγουν οι μετατροπείς μας. Δίνονται στοιχεία για τους κανονισμούς μέσω των οποίων γίνεται και η επιλογή των μετατροπέων και των φίλτρων που χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό των αρμονικών συνιστωσών. Στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται στοιχεία από την οικονομική επιστήμη πάνω στα οποία θα βασιστεί η οικονομική μελέτη που πραγματοποιείται στο κεφάλαιο 7. Οι οικονομικοί δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία αυτή είναι η Καθαρή Παρούσα Αξία (NPV), ο Εσωτερικός Βαθμός Απόδοσης (IRR), και η Έντοκη Περίοδος Αποπληρωμής (ΕΠΑ). Επίσης στο κεφάλαιο αυτό δόθηκαν στοιχεία για τις μεθόδους αποπληρωμής δανείων, καθώς επίσης αναλύθηκαν οι κλασσικές και οι σύγχρονες μορφές χρηματοδότησης ενός επενδυτικού σχεδίου. Στο κεφάλαιο 6 πραγματοποιείται ο τεχνικός σχεδιασμός του συστήματος. Με βάση τον τόπο εγκατάστασης και τα στοιχεία ακτινοβολίας και θερμοκρασίας γίνεται η επιλογή της κλίσης των συλλεκτών. Στη συνέχεια και με βάση τις απαιτήσεις του φορτίου γίνεται καθορισμός της ισχύος αιχμής, του πλήθους και της οργάνωσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων. Τέλος με βάση τις απαιτήσεις για επάρκεια ηλεκτρικής ενέργειας για συνεχή λειτουργία του συστήματος καθορίζεται το μέγεθος των συσσωρευτών. Στο κεφάλαιο 7 πραγματοποιείται η οικονομική μελέτη για δυο διαφορετικά επενδυτικά σχέδια, με τη βοήθεια των οικονομικών δεικτών που αναφέρθησαν παραπάνω. Τα δυο σενάρια διαφέρουν ως προς τον τρόπο χρηματοδότησης (επιχορήγηση-δανειοδότηση) και με την εξέταση τους βγαίνουν πολύ χρήσιμα συμπεράσματα για την επενδυτική αξία τους. Η μελέτη αυτή μπορεί να χρησιμεύει και σαν οδηγός για άλλες παρομοίου τύπου μελέτες. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζεται το σύστημα που εξετάζουμε στο πρόγραμμα εξομοίωσης PSCAD. Ο λόγος που γίνεται η εξομοίωση είναι για να μελετηθεί ακολούθως η μεταβατική ευστάθεια του συστήματος, δηλαδή η απόκριση του συστήματος σε αλλαγές του φορτίου μας. Στο σημείο αυτό πρέπει να τονιστεί ότι το PSCAD είναι από τα καταλληλότερα προγράμματα για το σκοπό αυτό, γιατί τα μοντέλα που διαθέτει ανταποκρίνονται σε μεταβατικές συνθήκες. Στο κεφάλαιο 9 πραγματοποιείται η μελέτη μεταβατικής ευσταθείας, αλλάζοντας βηματικά το μηχανικό φορτίο του κινητήρα, που αποτελεί το φορτίο του συστήματος μας. Για να έχουμε αποτελέσματα προς την ασφαλή πλευρά το σύστημα έχει μελετηθεί χωρίς την παρουσία μπαταρίας, δηλαδή υπό τις δυσμενέστερες συνθήκες. Στο κεφάλαιο αυτό δίνονται και εξηγούνται με φυσικό τρόπο τα γραφήματα που φανερώνουν την τελική κατάσταση του συστήματος, εάν δηλαδή το σύστημα οδηγήθηκε στην αστάθεια η όχι. Τέλος στο κεφάλαιο 10 υπάρχει ο επίλογος της εργασίας με ταυτόχρονη προσθήκη και των σημείων οπού επιδέχεται επέκταση η εργασία.
|
|---|
