Ήπιες μορφές ενέργειας : σχεδίαση φωτοβολταϊκού συστήματος συνδεδεμένου στο δίκτυο

• Κύριος συγγραφέας: Βεργοπούλου, Μαγδαληνή
• Άλλοι συγγραφείς: Μήλιας-Αργείτης, Ιωάννης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2010
• Θέματα: Φωτοβολταϊκά συστήματα; DC/AC μετατροπείς; Photovoltaic systems; DC/AC transformers; 621.312 44

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση φωτοβολταϊκού (ΦΒ) συστήματος συνδεδεμένου στο δίκτυο διανομής της ΔΕΗ. Στόχος είναι η αναλυτική παρουσίαση των μονάδων που χρησιμοποιούνται στο συνδεδεμένο στο δίκτυο φωτοβολταϊκό σύστημα ούτως ώστε να καθίσταται δυνατή η εγκατάσταση του. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγική αναφορά για την ανάγκη χρησιμοποίησης των ΦΒ συστημάτων, τα είδη των συστημάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα καθώς και των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων που έχουν σε σχέση με τις υπόλοιπες πηγές ενέργειας που έχει στη διάθεση του ο άνθρωπος σήμερα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική περιγραφή της ηλιακής ακτινοβολίας. Παρουσιάζονται οι εξισώσεις υπολογισμού της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας καθώς και οι εξισώσεις υπολογισμού της άμεσης και της διάχυτης ακτινοβολίας που προσπίπτουν σε μια επιφάνεια. Ακόμα, γίνεται αναφορά στη διαδικασία επιλογής κατάλληλου προσανατολισμού του φωτοβολταϊκού πλαισίου ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από το ΦΒ πλαίσιο. Στο τελευταίο τμήμα του κεφαλαίου αυτού περιγράφονται τα όργανα μέτρησης της ηλιακής ακτινοβολίας και η αρχή λειτουργίας τους. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται λεπτομερώς η διαδικασία παραγωγής ενέργειας όταν προσπίπτει ηλιακή ακτινοβολία σε μια επαφή δυο διαφορετικά νοθευμένων ημιαγωγών (φωτοβολταϊκό φαινόμενο). Στη συνέχεια περιγράφονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών στοιχείων και οι σημαντικότεροι παράγοντες που τα επηρεάζουν. Ακόμα γίνεται αναφορά στα είδη των φωτοβολταϊκών στοιχείων που έχουν κατασκευαστεί καθώς και στα ημιαγωγικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή τους. Το κεφάλαιο κλείνει με την περιγραφή του τρόπου σύνδεσης των ΦΒ στοιχείων και τις διατάξεις προστασίας που χρησιμοποιούνται ώστε να μειώνονται όσο το δυνατόν περισσότερο οι απώλειες όταν κάποιο από τα συνδεδεμένα ΦΒ στοιχεία είτε δεν λειτουργεί είτε είναι σκιασμένο. Στο τέταρτο κεφάλαιο αρχικά γίνεται μια αναφορά των ειδών των συνδεδεμένων στο δίκτυο φωτοβολταϊκών συστημάτων που υπάρχουν και εν συνεχεία παρουσιάζονται εκτενώς οι κατηγορίες των DC-AC μετατροπέων που χρησιμοποιούνται στα συνδεδεμένα στο δίκτυο συστήματα. Επίσης, περιγράφονται οι λειτουργίες που εκτελούν οι σύγχρονοι συνδεδεμένοι με το δίκτυο αντιστροφείς, η αρχή λειτουργίας τους, τα χαρακτηριστικά τους καθώς και οι ιδιότητες τους. Ακόμα περιγράφεται η συμπεριφορά του αντιστροφέα όταν συμβαίνει το φαινόμενο της υπερφόρτωσης. Στο τελευταίο τμήμα της ενότητας αυτής δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στις παραμέτρους που πρέπει να ληφθούν υπόψη ώστε να επιλεγεί ο κατάλληλος αντιστροφέας για τη βέλτιστη λειτουργία του συστήματος. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται μελέτη του συνδεδεμένου στο δίκτυο συστήματος. Αναφέρονται τα κριτήρια επιλογής της ισχύος του συστήματος και ο τρόπος υπολογισμού της ενέργειας που παράγεται. Στη συνέχεια, καταγράφονται οι εξισώσεις υπολογισμού του αριθμού των πλαισίων, καθορισμού της συνδεσμολογίας της φωτοβολταϊκής συστοιχίας, υπολογισμού της ισχύος εξόδου, υπολογισμού της ελάχιστης απόστασης μεταξύ δυο γειτονικών σειρών ΦΒ πλαισίων και του εμβαδού που θα καταλαμβάνουν τα ΦΒ πλαίσια. Κατόπιν, περιγράφεται η διαδικασία επιλογής του ιδανικού αντιστροφέα ώστε να επιλεγούν οι απαραίτητοι ηλεκτρικοί αγωγοί με την κατάλληλη διατομή. Εν συνεχεία, αναφέρεται ο τρόπος υπολογισμού των ηλεκτρικών καταναλώσεων που ενδεχομένως θα υπάρχουν. Τέλος, περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος γείωσης του συστήματος καθώς και των παραμέτρων που πρέπει να ληφθούν υπόψη ώστε να είναι ασφαλής η σύνδεσή του στο δίκτυο. Στο έκτο κεφάλαιο μελετάται αναλυτικά η εγκατάσταση των συνδεδεμένων στο δίκτυο φωτοβολταϊκών συστημάτων σε κτιριακές εγκαταστάσεις. Περιγράφεται ο τρόπος επιλογής σωστού προσανατολισμού των φωτοβολταϊκών πλαισίων τα οποία είναι τοποθετημένα σε κτιριακή εγκατάσταση και γενικότερα οι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη για τη σχεδίαση και εγκατάσταση ενός κτιριακού φωτοβολταϊκού συστήματος. Ακολούθως, αναφέρεται η προστασία των ΦΒ από τυχόν υπερτάσεις καθώς και η αντικεραυνική προστασία τους. Ακόμα, εξηγείται αναλυτικά και παρουσιάζεται με σχήματα η σύνδεση των ΦΒ συστημάτων στο δίκτυο. Τέλος, παρουσιάζονται τα επιτρεπτά όρια και τα προβλήματα που προκύπτουν από την έγχυση αρμονικών συνιστωσών του ρεύματος και της τάσης στο δίκτυο χαμηλής τάσης. Στο έβδομο κεφάλαιο μελετάται η εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος 2880 W που περατώθηκε στο εργαστήριο παραγωγής, μεταφοράς , διανομής και χρησιμοποιήσεως ηλεκτρικής ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Περιγράφονται τα φωτοβολταϊκά πλαίσια και οι αντιστροφείς που επιλέχθηκαν, η διαδικασία σύνδεσης των πλαισίων και τέλος υπολογίζονται οι διατομές των καλωδίων που χρησιμοποιήθηκαν. Στα παραρτήματα παρουσιάζονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των πλαισίων και των αντιστροφέων από τις εταιρίες παραγωγής .