Σχεδιασμός και προσομοίωση θερμο-φωτοβολταϊκού συστήματος συλλεκτών  κενού μέσω παραμετρικής ανάλυσης για αξιολόγηση της απόδοσης

Τάτσης, Κωνσταντίνος Απόστολος; Tatsis, Konstantinos Apostolos

dc.contributor.author	Τάτσης, Κωνσταντίνος Απόστολος	el
dc.contributor.author	Tatsis, Konstantinos Apostolos	en
dc.date.accessioned	2025-06-06T10:07:01Z
dc.date.available	2025-06-06T10:07:01Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62034
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29730
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Φωτοβολταϊκά στοιχεία	el
dc.subject	Παραμετρική ανάλυση	el
dc.subject	Ηλιακοί συλλέκτες κενού	el
dc.subject	Ηλιακά κύτταρα Περοβσκίτη	el
dc.subject	Θερμο-φωτοβολταϊκό σύστημα	el
dc.subject	Solidworks	en
dc.subject	Flow Simulation	en
dc.subject	Thermo-photovoltaic system	en
dc.subject	Vacuum solar collectors	en
dc.subject	Perovskite solar cells	en
dc.title	Σχεδιασμός και προσομοίωση θερμο-φωτοβολταϊκού συστήματος συλλεκτών κενού μέσω παραμετρικής ανάλυσης για αξιολόγηση της απόδοσης	el
dc.title	Design and simulation of a thermo-photovoltaic vacuum collector system through parametric analysis for performance evaluation	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλιακή Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-02-20
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό και την μελέτη της υβριδικής λειτουργίας ενός θέρμο-φωτοβολταϊκού συστήματος συλλεκτών κενού. Η ανάλυση του συγκεκριμένου συλλέκτη πραγματοποιείται με τη βοήθεια του λογισμικού σχεδίασης και προσομοίωσης SOLIDWORKS. Ο συγκεκριμένος ηλιακός συλλέκτης εμφανίζεται σε μια διάταξη πέντε σωληνώσεων κενού οι οποίες τοποθετούνται σε κατάλληλα σχεδιασμένη διάταξη στήριξης. Βασικός στόχος της ανάλυσης είναι ο προσδιορισμός των θερμοκρασιακών πεδίων του συλλέκτη, μέσω της μελέτης μίας μεμονωμένης σωλήνωσης κενού. Η τελευταία απαρτίζεται από την γυάλινη σωλήνωση κενού, την πλάκα απορρόφησης, τον χαλκοσωλήνα νερού τύπου U, τα φωτοβολταϊκά (Φ/Β) στοιχεία και την ηλεκτρική σύνδεση των Φ/β στοιχείων. Αναλυτικότερα, το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται στην αναγκαιότητα της χρήσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην σύγχρονη εποχή και ιδιαίτερα της ηλιακής ενέργειας. Επιπλέον, αναλύεται η λειτουργία των ηλιακών συλλεκτών κενού και των φωτοβολταϊκών στοιχείων, ενώ παρουσιάζεται και η τεχνολογία των υβριδικών συλλεκτών, οι οποίοι αποτελούν τον συνδυασμό φωτοβολταϊκής μονάδας και θερμικού συλλέκτη σε μία μονάδα για την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο με βάση έναν πρότυπο συλλέκτη του εμπορίου, γίνεται μια πιο εκτενής αναφορά στις τεχνικές προδιαγραφές και τις διαστάσεις των επιμέρους στοιχείων που απαρτίζουν τον υβριδικό συλλέκτη της παρούσας μελέτης. Στην συνέχεια με την βοήθεια του λογισμικού SOLIDWORKS πραγματοποιείται ο σχεδιασμός των τελευταίων. Επιπλέον, πραγματοποιείται και η σχεδίαση ενός παρόμοιου υβριδικού συλλέκτη, ο οποίος παρουσιάζει βασικές διαφορές ως προς τις διαστάσεις του και το υλικό κατασκευής των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Στο τρίτο κεφάλαιο, αναλύονται επακριβώς τα βήματα που ακολουθήθηκαν για την εισαγωγή και την προσομοίωση της λειτουργίας των παραπάνω διατάξεων στο περιβάλλον του Flow Simulation. Η συγκεκριμένη διαδικασία περιλαμβάνει τον καθορισμό των βασικών χαρακτηριστικών της ανάλυσης, των υλικών, των θερμικών οριακών συνθηκών και των ακτινοβολούμενων επιφανειών του συλλέκτη, καθώς και την προσομοίωση της θερμικής συμπεριφοράς των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που εξήχθησαν από το Flow Simulation για την υβριδική λειτουργία των συλλεκτών και για διάφορες τιμές της 6 θερμοκρασίας εισόδου του διακινούμενου ρευστού και της ηλιακής ακτινοβολίας. Επιπλέον, με σκοπό να αναλυθεί η επιρροή της παρουσίας των φωτοβολταϊκών στοιχείων στα αποτελέσματα της ανάλυσης, πραγματοποιήθηκε μία καθαρά θερμική μελέτη υπό την απουσία των PV cells και κατ’ επέκταση των λειτουργικών τους χαρακτηριστικών.	el
heal.abstract	This dissertation focuses on the design and study of the hybrid operation of a vacuum tube solar collector integrated with photovoltaic (PV) elements. The analysis of this collector is conducted using the SOLIDWORKS design and simulation software. The solar collector consists of a configuration of five vacuum tubes mounted on a specially designed support structure. The main objective of the analysis is to determine the temperature fields of the collector by examining a single vacuum tube. This tube includes the glass vacuum tube, the absorber plate, the U-type copper water pipe, the photovoltaic (PV) elements, and the electrical connection of the PV cells. Specifically, the first chapter highlights the necessity of renewable energy sources in modern times, particularly solar energy. It further explores the operation of vacuum tube solar collectors and photovoltaic cells while introducing the technology of hybrid collectors. These collectors combine a photovoltaic module and a thermal collector into a single unit for the simultaneous production of electrical and thermal energy. The second chapter provides a detailed discussion of the technical specifications and dimensions of the individual components comprising the hybrid collector in this study, based on a commercial standard collector. Using the SOLIDWORKS software, these components are designed. Additionally, a similar hybrid collector is designed, differing primarily in the dimensions and material of the photovoltaic elements. In the third chapter, the steps taken to model and simulate the operation of the aforementioned configurations in the Flow Simulation environment are meticulously analyzed. This process involves defining the main characteristics of the analysis, materials, thermal boundary conditions, and radiative surfaces of the collector, as well as simulating the thermal behavior of the photovoltaic elements. Finally, the fourth chapter presents the results derived from the Flow Simulation regarding the hybrid operation of the collectors under various input fluid temperatures and solar radiation levels. To assess the impact of the photovoltaic elements on the analysis results, a purely thermal study was also conducted in the absence of the PV cells and their functional characteristics.	en
heal.advisorName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.committeeMemberName	Μπραϊμάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	159 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false