Εγκαταστάσεις αυτόνομων φωτοβολταϊκών συστημάτων για απομονωμένα κτίρια ειδικών εφαρμογών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και μελέτη αυτόνομών φωτοβολταϊκών συστημάτων για χρήσεις σε απομονωμένα κτίρια. Στα πλαίσια του σχεδιασμού γίνεται μια προσπάθεια διαστασιοδότησης των απαιτούμενων συστημάτων και ηλεκτρονικών διατάξεων για τη λειτουργία μιας αυτόνομης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην ηλιακή ακτινοβολία και τις μεταβολές της και περιγράφεται η ηλιακή γεωμετρία σε σχέση με τη γη. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου με τις χαρακτηριστικές καμπύλες του σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας. Επίσης γίνεται προσομοίωση κάποιων περιπτώσεων με το πρόγραμμα PVSYST και περιγράφεται με πειραματική διάταξη η επίδραση της μερικής ποσοστιαίας σκίασης. Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στα είδη φωτοβολταϊκών συστημάτων, στους κύριους παράγοντες για τη σχεδίαση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος, τις απώλειες στα διάφορα υποσυστήματα μιας εγκατάστασης και περιγράφεται η θεωρητική διαδικασία διαστασιοδότησης των υποσυστημάτων μιας αυτόνομης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια μελέτη για ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα μικρής ισχύος που μπορεί να καλύψει μικρές ημερήσιες ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται σχεδίαση μιας αυτόνομης εγκατάστασης με μεγάλες ημερήσιες απαιτήσεις σε ηλεκτρική ενέργεια. Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφονται τα συμπεράσματα που αποκομίστηκαν από αυτή την εργασία.

The objective of this thesis is to is the design and study of stand-alone photovoltaic systems for use in remote buildings. A part of the design is an attempt of sizing the required systems and electronic devices for the operation of an stand-alone PV system. The first chapter refers to solar radiation and how radiation is affected and describes the solar geometry in relation to the earth. The second chapter analyzes the electrical characteristics of a photovoltaic element with the characteristic curves at various operating conditions. There is also a simulation of some cases with the PVSYST program and an experimental part describing the effect of the percentage partial shading. The third chapter refers to the types of photovoltaic systems, the main factors for designing a photovoltaic system, losses in the various subsystems of an installation and describes the theoretical process of sizing subsystems of a stand-alone PV system. The fourth chapter presents a study on a low power stand-alone photovoltaic system which can cover small daily electricity needs. The fifth chapter is designing a stand-alone system with large daily requirements for electricity. The sixth chapter describes the conclusions drawn from this work.