Σχεδιασμός και ανάπτυξη αυτόνομου συστήματος φωτισμού με φωτοβολταϊκό και διάταξης καταγραφής επιδόσεων λειτουργίας.

Abstract

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και επιλογή των επιμέρους στοιχείων για ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα φωτισμού ενός δρόμου καθώς και η σχεδίαση ενός μετρητικού συστήματος και η δημιουργία ενός συστήματος καταγραφής και αξιολόγησης της απόδοσης του αυτόνομου φωτοβολταϊκού και του φωτισμού. Ο δρόμος που σχεδιάζουμε για να φωταγωγηθεί βρίσκεται στο χώρο στάθμευσης των παλιών κτιρίων της σχολής των ηλεκτρολόγων (ΗΜΜΥ). Επάνω σε μία υπάρχουσα κολόνα τοποθετήθηκε το εν λόγω σύστημα που αποτελείται από ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο με δύο εν σειρά πανέλα, ένα συσσωρευτή με το σύστημα ελέγχου φόρτισης και δύο λαμπτήρες φθορισμού. Τα βήματα της σχεδίασης και επιλογής των κατάλληλων φωτοβολταϊκών στοιχείων, του συσσωρευτή, του φορτιστή καθώς και των λαμπτήρων που χρειάζεται το σύστημα για να λειτουργεί αυτόνομα και συνεχώς περιγράφονται αναλυτικά στα πλαίσια της διπλωματικής. Με τη βοήθεια δύο προγραμμάτων προσομοίωσης φωτοβολταϊκών συστημάτων, το PVSOL Expert 4.0 και το Matlab – Simulink 2007, έγινε προσομοίωση του πραγματικού συστήματος με μετρήσεις ακτινοβολίας και θερμοκρασίας του έτους 2010. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων που αφορά στην λειτουργία του συστήματος. Επιπλέον, επάνω στην συγκεκριμένη κολόνα σχεδιάζεται να τοποθετηθεί και σύστημα καταγραφής αποτελούμενο από αισθητήρες θερμοκρασίας και ακτινοβολίας, ένα φωτόμετρο, δύο αμπερόμετρα και δύο βολτόμετρα και μέσω ενός καταγραφικού της εταιρείας Symmetron να λαμβάνουμε δεδομένα ανά καθορισμένα χρονικά διαστήματα. Οι μετρήσεις αυτές θα αποθηκεύονται σε βάση δεδομένων στο διαδίκτυο και η επεξεργασία τους μπορεί να γίνεται σε περιβάλλον EXCEL. Μας απασχόλησαν η απόδοση των φωτοβολταϊκών, η απόδοση του συσσωρευτή του συστήματος, η λειτουργία του φορτιστή, οι απώλειες όλων των επιμέρους στοιχείων καθώς και των λαμπτήρων όσον αφορά στην φωτεινότητα. Τέλος, η ανάλυση αυτών των αποτελεσμάτων μας οδήγησε σε ορισμένα συμπεράσματα ως προς το όφελος του εν λόγω συστήματος καθώς και σε προτάσεις βελτιστοποίησης για να γίνει πιο αποδοτικό.

The aim of this thesis is the design and selection of components for a standalone photovoltaic street lighting system and design of a measuring system and a system of recording and performance assessment of autonomous solar power and lighting. The road designed to be illuminated is placed in the parking of the old buildings of the Faculty of Electrical Engineers (EMP). Onto an existing column this system is posted and consists of a photovoltaic panel with two series panels, a battery with a charging control system and two fluorescent lamps. The steps of the design and selection of suitable photovoltaic cells, battery, charger and lamps the system needs to operate autonomously and continuously are described in detail in this thesis. With the help of two simulation programs of photovoltaic systems, PVSOL Expert 4.0 and Matlab - Simulink 2007, the actual system was simulated with radiation and temperature measurements of the year 2010. The results of simulations used to export the results to the system operation. Moreover, upon this column a recording system is designed to be installed consisting of temperature sensors and radiation, one luxmeter, two ammeters and voltmeters and through the selected recorder of the company Symmetron to receive data at specified intervals. These measurements will be stored in a database on the internet and their treatment can be performed in an environment EXCEL. We looked at the performance of photovoltaic performance of the battery system, the operation of the charger, the losses of all components and lamps in terms of brightness. Finally, the analysis of these results led us to some conclusions as to the benefit of this system as well as optimization suggestions to become more efficient.