Διασυνδεμένος φωτοβολταϊκός σταθμός 1MW : ανάλυση λειτουργίας και συγκριτική μελέτη απόδοσης με χρήση ιχνηλάτη

• Κύριος συγγραφέας: Ζήκος, Σπυρίδων
• Άλλοι συγγραφείς: Αλεξανδρίδης, Αντώνης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2011
• Θέματα: Iχνηλάτιση ηλίου; Διαξονική ιχνηλάτιση; Tracking; Open loop tracking; 621.381 542

Τα τελευταία χρόνια η ενεργειακή κρίση έχει αρχίσει και γίνεται ορατή σε όλες τις εκφάνσεις της καθημερινής ζωής, επηρεάζοντάς την σε σημαντικό βαθμό. Τα αποθέματα πετρελαίου λιγοστεύουν με ταχύτατους ρυθμούς ενώ η ζήτηση αυξάνεται με φρενήρεις ρυθμούς. Ταυτόχρονα, οι φυσικές καταστροφές, σημαντικό μέρος των οποίων αποδίδεται στην κλιματική αλλαγή, που με τη σειρά της αποδίδεται –εν μέρει- στην ρύπναση εξαιτίας της παραγωγής και χρήσης συμβατικών μορφών ενέργειας, και στη συνεχιζόμενη μόλυνση του περιβάλλοντος κατέστησαν αναγκαία την εύρεση και εφαρμογή εναλλακτικών μορφών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, φιλικές προς αυτό. Λύση στο αδιέξοδο αυτό φαίνεται να δίνουν οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας καθώς σιγά-σιγά κατακτούν ολοένα και περισσότερο έδαφος στο χώρο της ενέργειας. Μορφές Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας αποτελούν η αιολική ενέργεια, η ηλιακή, η υδροηλεκτρική, η ενέργεια από βιομάζα, η γεωθερμία, η παλιρροιακή ενέργεια, κ.α. οι οποίες αναπτύσσονται.Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την μελέτη της χρησης μιας καινοτόμας τεχνολογιας των φωτοβολταικών μονάδων με το όνομα ηλιακοί ιχνηλάτες.Αρχικά πραγματοποιείται εκτενής αναφορά στην βασική θεωρία της φωτοβολταικής τεχνολογίας δηλαδή στο φωτοβολταικό φαινόμενο,στα φωτοβολταικά κύταρρα και στην μοντελοποίηση του φωτοβολταικού κυτάρρου με την βοήθεια του προγραμματιστικού περιβάλοντος ΜΑTLAB.Στην συνέχεια παρουσιάζονται βασικές γνώσεις πάνω στην ηλιακή ακτινοβολία και την θέση του ηλίου σε σχέση με την γη που ειναι απαραίτητες αφου σε αυτες στηρίζονται οι βασικοί αστρονομικοί αλγόριθμοι που χρησιμοποιούν τα συστήματα ιχνηλάτισης του ηλίου που μελετώνται.Ακολουθεί εκτενής αναφορά στην θεωρία των συστημάτων ιχνηλάτισης ανοιχτού και κλειστού βρόχου καθως και στους σημαντικότερους αστρονομικούς αλγορίθμους που εχουν επινοηθεί μεχρι σήμερα.Επίσης γίνεται συγκριτική μελέτη με την βοήθεια προσομοιώσεων του ΜΑΤLAB μεταξύ των σταθερών πάνελ και αυτών με ιχνηλάτιση ανοιχτού βρόχου.Επίσης πραγματοποιείται η διάκριση μεταξύ μονοαξονικών και διαξονικών ηλιακών ιχνηλατών ανοιχτού και κλειστού βρόχου.Στο κεφάλαιο 5 παρατίθενται οι 2 αλγόριθμοι που κατασκευάσθηκαν ετσι ωστε να προσομοιώσουμε μέσω του ΜΑΤLAB την θέση του ηλίου κατα την διάρκεια μιας ολόκληρης ημέρας για οποιαδήποτε χρονολογία και τοποθεσία επυθημούμε καθως και για να υπολογίσουμε την ολική ευθεία, διάχυτη και ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολία εκείνης της ημέρας!Τρέχοντας λοιπόν μια ολοήμερη προσομοίωση λαμβάνουμε τα απαραίτητα στοιχεία(μετρήσεις) ωστε να να πραγματοποιήσουμε μια συγκριτική μελέτη μεταξύ των συστημάτων ιχνηλάτισης ανοιχτού βρόχου που χρησιμοποιούν τον αστρονομικό αλγόριθμο που δημιουργήσαμε και των ηλιακών ιχνηλατών κλειστού βρόχου που με την βοήθεια πυρανομέτρου μετρούν την ηλιακή ακτινοβολία. Παράλληλα χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο που κατασκευάσαμε για προσομοίωση της τροχιάς του ηλίου δημιουργήσαμε ενα πρόγραμμα στο MATLAB με το οποιο εισάγοντας τις γεωγραφικές συντεταγμένες του τόπου που μας ενδιαφέρει αλλα και την παγκόσμια ημερομηνία και ώρα παίρνουμε μια τρισδιάστατη απεικόνιση της θέσης στην οποία πρέπει να τοποθετήσουμε το σταθερό φωτοβολταικό μας πλαίσιο εαν θέλουμε να επυτήχουμε την μέγιστη απόδοση.Αυτή είναι μια πολυ σημαντική λεπτομέρεια αφου ετσι πραγματοποιείται και σύγκριση ολων των προηγούμενων με τα σταθερά πάνελ που ομως εχουν την δυνατότητα εποχιακής ρύθμισης.Τελος προτείνεται η βέλτιστη οικονομικά αλλα και ενεργειακά λύση ωστε να επυτήχουμε την υψηλότερη απόδοση. Ολοι οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιήθηκαν περιγράφονται και επεξηγούνται αναλυτικά σε κάθε κεφάλαιο.