Βέλτιστη ενεργειακή διαχείριση φορτίου αυτόνομου υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται, η εφαρμογή ενεργειακής διαχείρισης στα φορτία ενός δωματίου αυτόνομου κτιρίου και πως αυτή επηρεάζει τη συμπεριφορά του υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος, που εξυπηρετεί τις ενεργειακές ανάγκες του δωματίου. Η ενεργειακή διαχείριση επιτυγχάνεται με τον έλεγχο του κλιματιστικού μέσω αισθητήρων KNX/EIB, έναντι της χειροκίνητης λειτουργίας από το χρήστη, με την εκμετάλλευση της απορροφούμενης ηλιακής ακτινοβολίας από το δωμάτιο καθ’ όλη της διάρκεια της ημέρας, μέσω ελέγχου των ρολών και έλεγχο του φωτισμού ανάλογα με τη φωτεινότητα στο δωμάτιο. Το υβριδικό σύστημα αποτελείται από μία φωτοβολταϊκή γεννήτρια, μπαταρίες και μία ντιζελογεννήτρια. Με το μοντέλο ηλιακής ακτινοβολίας HDKR υπολογίζεται η απορροφούμενη ηλιακή ακτινοβολία στο δωμάτιο και η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία στη φ/β γεννήτρια. Με την ανάπτυξη ενός θερμοδυναμικού μοντέλου γίνεται πρόβλεψη της θερμοκρασίας του δωματίου με την εφαρμογή της ενεργειακής διαχείρισης και κατ’ επέκταση πρόβλεψη του φορτίο του κλιματιστικού. Ενώ με το μοντέλο μπαταριών KiBaM παρακολουθείται το επίπεδο φόρτισης των μπαταριών. Στο μικροδίκτυο του εργαστηρίου ΣΗΕ, της σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ μετρούνται οι αποδόσεις όλων των επιμέρους συστημάτων ενός υβριδικού, που είναι το φ/β πάνελ, ο φ/β αντιστροφέας και ο αντιστροφέας μπαταριών. Τέλος γίνονται προσομοιώσεις της λειτουργίας του υβριδικού συστήματος, αξιολογείται και παρουσιάζονται τα οικονομικά οφέλη της ενεργειακής διαχείρισης.

The proposal of this diploma thesis is to present how demand side management in air-condition of a room, change the behavior of the hybrid system which services the energy consumptions of the room. The demand side management is achieved with KNX/EIB sensors, which control air-condition, in contrast with the manual operation of air-condition by the user, with shutter control, which allow the absorbed solar irradiation to heat the room and light control , which deepened of the lightness in the room. The hybrid system consisted of a pv-generator, batteries and a diesel-generator. The solar irradiation model HDKR is used to find the absorbed solar irradiation in the room and the incident solar irradiation in pv-generator. A thermodynamic model is developed to predict the temperature of the room and the load of air-condition, with the demand side management. The state of charge of the batteries is estimated with KiBaM battery model. The microgrid in the Power Systems Laboratory at National Technical University of Athens is used to measure the efficiency of pv-panels, pv inverter and batter inverter. Finally simulations and evaluated indexes of the hybrid system and the economic profit of demand side management are presented.