Συγκεντρωτικά Φωτοβολταϊκά με έμφαση στο σχεδιασμό του συγκεντρωτή

Abstract

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) μπορούν να προσφέρουν εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής ενέργειας. Μία μορφή ΑΠΕ είναι και η ηλιακή ενέργεια. Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη ενός υβριδικού συγκεντρωτικού συστήματος. Δηλαδή ενός συστήματος που θα μας παρέχει τόσο ηλεκτρισμό όσο και θερμότητα, μορφές ενέργειας που χρειάζονται σε κάθε κτίριο. Η ηλιακή ακτινοβολία συγκεντρώνεται από ένα παραβολικό κάτοπτρο σημειακής εστίασης, πάνω σε ένα φωτοβολταϊκό τριπλής επίστρωσης, έτσι ώστε να παράγεται περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια. Όμως, από την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που συγκεντρώνεται στο φωτοβολταϊκό, ένα μόνο μέρος μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Το υπόλοιπο μετατρέπεται σε θερμότητα. Σκοπός λοιπόν αυτής της διπλωματικής είναι να επιλεγεί τόσο η κατάλληλη διάταξη και η βέλτιστη γεωμετρία του παραβολικού κατόπτρου για την ομοιόμορφη κατανομή της ακτινοβολίας πάνω στα ηλιακά κελιά, όσο και να προταθεί ένας εναλλάκτης θερμότητας ο οποίος θα μπορούσε να δώσει ικανοποιητικά ποσά θερμικής ενέργειας, ψύχοντας ταυτόχρονα το φωτοβολταϊκό και αυξάνοντας τον ηλεκτρικό βαθμό απόδοσής του. Για την ανάλυση της ροής της ακτινοβολίας χρησιμοποιείται το υπολογιστικό πρόγραμμα TracePro, ενώ για το σχεδιασμό του εναλλάκτη και την ανάλυση της ροής σε αυτόν, το σχεδιαστικό πρόγραμμα Solidworks

The renewable energy sources (RES) can offer an alternative solution to power production. Such a source of energy is solar energy. This thesis investigates the performance of a hybrid concentrated system. A system which can produce electrical power and thermal energy simultaneously; types of energy which are necessary in every building. The solar irradiance is concentrated from a point focus dish on a triple junction photovoltaic, in order more electrical power to be produced. But only one part from the incident irradiance can be transformed to electrical power. The rest is transformed into thermal energy. The purpose of this thesis is to choose the appropriate design and geometry of the dish in order to have uniform incident irradiance on the photovoltaic. In addition we propose a heat exchanger which can give us adequate thermal energy and cool the PV, increasing the electric efficiency of the PV. For the simulation of the incidence irradiance the computational software TracePro is used, while for the design of the heat exchanger and the flow simulation SolidWorks is used