Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας
Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειες εντάσσονται με γοργούς ρυθμούς στο ενεργειακό μίγμα, λόγω της πεπερασμένης ποσότητας των ορυκτών καυσίμων και της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης που επιφέρει η χρήση τους. Η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελεί απαραίτητη...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24776 |
| id |
nemertes-10889-24776 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Φωτοβολταϊκά συστήματα Ανεμογεννήτριες Μπαταρίες Photovoltaic systems Wind turbines Batteries |
| spellingShingle |
Φωτοβολταϊκά συστήματα Ανεμογεννήτριες Μπαταρίες Photovoltaic systems Wind turbines Batteries Λαμπρόπουλος, Φώτιος Φοίβος Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| description |
Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειες εντάσσονται με γοργούς ρυθμούς στο ενεργειακό μίγμα, λόγω της πεπερασμένης ποσότητας των ορυκτών καυσίμων και της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης που επιφέρει η χρήση τους. Η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη τους.
Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η μελέτη εγκατάστασης και η αναγνώριση της τεχνικής βιωσιμότητας μιας μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας. Η μονάδα έχει εκπαιδευτικό χαρακτήρα, καθώς προβλέπεται να εγκατασταθεί σε κτίριο του τμήματος των Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών, στο Πανεπιστήμιο Πατρών.
Η μονάδα αποτελείται από φωτοβολταϊκά – θερμικά πάνελ, με σκοπό την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Ακόμη ο σχεδιασμός περιλαμβάνει μια μικρή ανεμογεννήτρια. Η ηλιακή και αιολική ενέργεια χαρακτηρίζονται από αβεβαιότητα και έτσι η ύπαρξη συστήματος αποθήκευσης της ενέργειας κρίθηκε αναγκαία. Αυτό αποτελείται από συσσωρευτές. Επίσης αξιοποιείται μία δεξαμενή για την αποθήκευση της θερμότητας και «παραγωγή» ζεστό νερό χρήσης (ΖΝΧ).
Αρχικά παρουσιάζεται η θεωρία πίσω από τα προαναφερθέντα συστήματα και στη συνέχεια ακολουθεί ο αναλυτικός σχεδιασμός και διαστασιολόγηση της μονάδας. Τέλος, αυτή αποτελείται από φωτοβολταϊκά – θερμικά πλαίσια ισχύος 4 kWp, μία μικρή ανεμογεννήτρια ισχύος 1 kW, μπαταρίες ονομαστικής χωρητικότητας 25440 kWh, αναστροφέα ισχύος 2,2 kW και δεξαμενή χωρητικότητας 300 ℓ. Τα φορτία που καλύπτει είναι ο περιμετρικός και εσωτερικός φωτισμός του κτηρίου εγκατάστασης και οι ανάγκες σε ΖΝΧ.
Ακόμη, πραγματοποιούνται προσομοιώσεις για την εξακρίβωση της αποτελεσματικότητας του αρχικού σχεδιασμού. Πιο συγκεκριμένα, βρίσκεται πως η βέλτιστη γωνία κλίσης για τα πλαίσια είναι οι 50° και υπολογίζεται η παραγωγή ενέργειας του συστήματος. Τελικά, το επιλεγμένο ηλεκτρικό φορτίο καλύπτεται κατά 84% και το θερμικό κατά 49% από το σύστημα και αποδεικνύεται πως η επιλεγμένη χωρητικότητα των μπαταριών είναι η βέλτιστη. |
| author2 |
Lampropoulos, Fotios Foivos |
| author_facet |
Lampropoulos, Fotios Foivos Λαμπρόπουλος, Φώτιος Φοίβος |
| author |
Λαμπρόπουλος, Φώτιος Φοίβος |
| author_sort |
Λαμπρόπουλος, Φώτιος Φοίβος |
| title |
Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| title_short |
Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| title_full |
Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| title_fullStr |
Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| title_sort |
μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24776 |
| work_keys_str_mv |
AT lampropoulosphōtiosphoibos meletēenkatastasēspeiramatikēsmonadasparagōgēskaiapothēkeusēsischyosapoēpiesmorphesenergeias AT lampropoulosphōtiosphoibos installationstudyofanexperimentalunitforpowergenerationandstoragefromrenewableenergysources |
| _version_ |
1771297183307399168 |
| spelling |
nemertes-10889-247762023-03-11T04:35:53Z Μελέτη εγκατάστασης πειραματικής μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας Installation study of an experimental unit for power generation and storage from renewable energy sources Λαμπρόπουλος, Φώτιος Φοίβος Lampropoulos, Fotios Foivos Φωτοβολταϊκά συστήματα Ανεμογεννήτριες Μπαταρίες Photovoltaic systems Wind turbines Batteries Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειες εντάσσονται με γοργούς ρυθμούς στο ενεργειακό μίγμα, λόγω της πεπερασμένης ποσότητας των ορυκτών καυσίμων και της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης που επιφέρει η χρήση τους. Η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη τους. Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η μελέτη εγκατάστασης και η αναγνώριση της τεχνικής βιωσιμότητας μιας μονάδας παραγωγής και αποθήκευσης ισχύος από ήπιες μορφές ενέργειας. Η μονάδα έχει εκπαιδευτικό χαρακτήρα, καθώς προβλέπεται να εγκατασταθεί σε κτίριο του τμήματος των Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών, στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Η μονάδα αποτελείται από φωτοβολταϊκά – θερμικά πάνελ, με σκοπό την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Ακόμη ο σχεδιασμός περιλαμβάνει μια μικρή ανεμογεννήτρια. Η ηλιακή και αιολική ενέργεια χαρακτηρίζονται από αβεβαιότητα και έτσι η ύπαρξη συστήματος αποθήκευσης της ενέργειας κρίθηκε αναγκαία. Αυτό αποτελείται από συσσωρευτές. Επίσης αξιοποιείται μία δεξαμενή για την αποθήκευση της θερμότητας και «παραγωγή» ζεστό νερό χρήσης (ΖΝΧ). Αρχικά παρουσιάζεται η θεωρία πίσω από τα προαναφερθέντα συστήματα και στη συνέχεια ακολουθεί ο αναλυτικός σχεδιασμός και διαστασιολόγηση της μονάδας. Τέλος, αυτή αποτελείται από φωτοβολταϊκά – θερμικά πλαίσια ισχύος 4 kWp, μία μικρή ανεμογεννήτρια ισχύος 1 kW, μπαταρίες ονομαστικής χωρητικότητας 25440 kWh, αναστροφέα ισχύος 2,2 kW και δεξαμενή χωρητικότητας 300 ℓ. Τα φορτία που καλύπτει είναι ο περιμετρικός και εσωτερικός φωτισμός του κτηρίου εγκατάστασης και οι ανάγκες σε ΖΝΧ. Ακόμη, πραγματοποιούνται προσομοιώσεις για την εξακρίβωση της αποτελεσματικότητας του αρχικού σχεδιασμού. Πιο συγκεκριμένα, βρίσκεται πως η βέλτιστη γωνία κλίσης για τα πλαίσια είναι οι 50° και υπολογίζεται η παραγωγή ενέργειας του συστήματος. Τελικά, το επιλεγμένο ηλεκτρικό φορτίο καλύπτεται κατά 84% και το θερμικό κατά 49% από το σύστημα και αποδεικνύεται πως η επιλεγμένη χωρητικότητα των μπαταριών είναι η βέλτιστη. Renewable energy sources are rapidly being integrated into the energy mix due to the finite quantity of fossil fuels and the environmental burden caused by their use. Optimizing the design of renewable energy systems is essential for their development. The purpose of this paper is the installation study and the identification of the technical feasibility of a power generation and storage unit from renewable energy sources. The unit has an educational purpose, as it is planned to be installed in a building of the Department of Mechanical Engineering and Aeronautics at the University of Patras. The unit consists of photovoltaic-thermal panels, with the purpose of simultaneous production of electricity and heat. Furthermore, the design includes a small wind turbine. Solar and wind energy are characterized by uncertainty and therefore the existence of an energy storage system was deemed necessary. The latter consists of batteries. Also, a tank is utilized for the storage of heat and the production of domestic hot water (DHW). At first, the theory behind the above-mentioned systems is presented, followed by the detailed design and sizing for the unit. Finally, it consists of photovoltaic-thermal panels with a total capacity of 4 kWp, a small wind turbine with a capacity of 1 kW, batteries with a nominal capacity of 25440 kWh, an inverter with a capacity of 2.2 kW and a tank with a capacity of 300 ℓ. The loads covered include the perimeter and interior lighting of the installation building and the needs for DHW. Additionally, simulations are carried out to verify the effectiveness of the initial design. Specifically, the optimal tilt angle for the panels is determined to be 50° and the energy production of the system is calculated. Ultimately, the selected electric load is covered by 84% and the thermal load by 49% by the system, and it is shown that the chosen battery capacity is optimal. 2023-03-10T10:25:01Z 2023-03-10T10:25:01Z 2023-01-20 https://hdl.handle.net/10889/24776 el CC0 1.0 Universal http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ application/pdf |
