• Nenhum resultado encontrado

Αυτόνομες φωτοβολταϊκές εφαρμογές για κάλυψη οικιακών αναγκών

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2023

Share "Αυτόνομες φωτοβολταϊκές εφαρμογές για κάλυψη οικιακών αναγκών"

Copied!
109
0
0

Texto

(1)

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΜΗΜΑ ΗΛΕΚ

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΙΑ ΚΑΛΥΨΗ

ΟΙΚΙΑΚΩΝ ΑΝΑΓΚΩΝ

ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ ΜΠΑΝΤΕΚΑΣ ΔΗ ΜΗΤΡΙΟΣ

ΣΠΟΥΔΑΣΤΕΣ

ΑΓΓΕΛΙΔΗΣΙΩΑΝΝΗΣ-ΜΑΡΙΝΟΣ

&

ΦΛΩΚΑΡΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ

Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΚΑΒΑΛΑ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2002

(2)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Όπως είναι κοινά παραδεκτό, η εξέλιξη του ανθρώπινου είδους και η ανάπτυξη του πολιτισμού και της οικονομίας οφείλονται στην ενέργεια και στην ικανότητα που ανέπτυξε ο άνθρωπος να την εκμεταλλευτεί. Η μυϊκή δύναμη του ανθρώπου και των ζώων, η δύναμη του αέρα, η πτώση του νερού σε έναν καταρράκτη και η φωτιά είναι οι πρώτες μορφές ενέργειας που εκμεταλλεύτηκε ο άνθρωπος.

Η ζωή του σύγχρονου ανθρώπου έχει συνδεθεί, στην κυριολεξία, με το πετρέλαιο. Καύσιμο που η χρήση του έχει πολλά πλεονεκτήματα, άλλα και βασικά μειονεκτήματα αφού δεν είναι ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, προκαλεί ρύπανση στο περιβάλλον και δεν το διαθέτουν όλες οι χώρες.

Μια νέα μορφή ενέργειας που εμφανίστηκε τον 20ο αιώνα, είναι η πυρηνική η οποία όμως δεν έγινε αποδεκτή λόγω των επιπτώσεων στο περιβάλλον σε περίπτωση ατυχήματος και των αποβλήτων των σταθμών που εξακολουθούν να είναι ενεργά για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η πετρελαϊκή κρίση της δεκαετίας του 7 0 και η μόλυνση του περιβάλλοντος, με καταστροφικές επιπτώσεις στην χλωρίδα και στην πανίδα του πλανήτη, εναγωνίως ανάγκασαν τον άνθρωπο να βρει νέες μορφές ενέργειας και να εκμεταλλευτεί καλύτερα και αποδοτικότερα τις υπάρχουσες.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(3)

Τότε για πρώτη φορά έγινε λόγος για ήπιες μορφές ενέργειας φιλικές προς το περιβάλλον ή για εξοικονόμηση ενέργειας. Ο ήλιος ήρθε στο προσκήνιο και άρχισε ένας αγώνας δρόμου να αξιοποιηθεί η ενέργεια που στέλνει προς τη γη.

Έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι, μια από αυτές είναι η χρήση φωτοβολταϊκών στοιχείων (κυττάρων) για άμεση μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Αυτό είναι και το θέμα που θα προσπαθήσουμε να αναπτύξουμε, τονίζοντας τις τεράστιες δυνατότητες που υπάρχουν για να χρησιμοποιηθεί η ηλιακή ενέργεια σε εφαρμογές, που με κάποια κριτήρια, θεωρούνται μικρού η μεσαίου μεγέθους.

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υψη Οικιακών Αναγκών

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(4)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υ ψ η Οικιακών Αναγκών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΠΛΑΙΣΙΑ

1.1. Φωτοβολταϊκές κυψελίδες 1.2. Φωτοβολταϊκά πλαίσια

1.3. Χαρακτηριστικά ψωτοβολταϊκών στοιχείων 1.4. Βαθμός απόδοσης ψωτοβολταϊκών πλαισίων 1.5. Συστοιχίες ψωτοβολταϊκών πλαισίων 1.6. Σύνδεση ψωτοβολταϊκών πλαισίων σε σειρά 1.7. Σύνδεση ψωτοβολταϊκών στοιχείων παράλληλα 1.8. Μικτή σύνδεση ψωτοβολταϊκών πλαισίων

Πτυχιακι'ι Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(5)

1 .1 . Φ ω τ ο Β ο λ τ ο ϊκ ές κ υ α ιελ ίδ ε ς

Οι φωτοβολταϊκές κυψελίδες (ή φωτοβολταϊκά στοιχεία) μπορούν να χαρακτηρισθούν σαν το «στοιχειώδες μέσον» μετατροπής, άμεσα, της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Το υλικό κατασκευής τους ανήκει σε ημιαγωγούς. Στις πρακτικές εφαρμογές χρησιμοποιούνται περισσότερο, στοιχεία βασισμένα στο πυρίτιο (5 ί). Έτσι για παράδειγμα υπάρχουν στοιχεία άμορφου πυριτίου και κρυσταλλικού πυριτίου.

Κάθε σύστημα μετατροπής ενέργειας από μία μορφή σε άλλη, έχει κάποια χαρακτηριστικά, κάποιο βαθμό απόδοσης και κάποια όρια. Απ' τον κανόνα αυτό δεν ξεφεύγουν ούτε τα φωτοβολταϊκά στοιχεία.

Η ηλεκτρική ισχύς που παρέχει κάθε ανεξάρτητο φωτοβολταϊκά στοιχείο, εκτεθειμένο πλήρως στην ηλιακή ακτινοβολία, είναι της τάξεως μερικών εκατοντάδων mWatt, υπό τάση (για τις κυψελίδες πυριτίου) 0,4-0,8 Volts. Ισχύς πάρα πολύ μικρή για οποιαδήποτε πρακτική χρήση. Για την επίτευξη πρακτικού αποτελέσματος, καταφεύγουμε στο να συνδέσουμε μεταξύ τους κατάλληλα, πλήθος φωτοβολταϊκών στοιχείων. Το σύνολο που προκύπτει λέγεται φωτοβολταϊκά πλαίσιο (Solar panel) και έχει την ικανότητα να παράγει ηλεκτρική ισχύ άμεσα αξιοποιήσιμη. Από όλα αυτά προκύπτει ότι δεν υπάρχει λόγος περαιτέρω αναφοράς στα φωτοβολταϊκά στοιχεία αλλά στα φωτοβολταϊκά πλαίσια.

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υψη Οικιακών Αναγκών

1 .2 . Φ ω το β ο λ τα ϊκά π λα ίσια

Το φωτοβολταϊκά πλαίσιο είναι ένα σύνολο φωτοβολταϊκών στοιχείων κατάλληλα συνδεμένων μεταξύ τους με δυνατότητα να παρέχει αξιοποιήσιμη ηλεκτρική ισχύ και αποτελεί ένα ενιαίο μηχανικό σύνολο. Τα βασικά μέρη που αποτελούν ένα φωτοβολταϊκά πλαίσιο περιγράφονται στο σχήμα 1.1.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών;

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(6)

. Φωτοβολταϊκά στοιχεία ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κα λ υ τ η Οικιακόν Αναγκών

Γυάλινη τάΛκα που καλύπτει τα φωτοβολταϊκά στοιχεία.

Πλαίσιο από αλουμίνιο

Ακροδέκτες φωτοβολταϊκού πλαισίου, από όπου παίρνουμε την συνεχή τάση εξόδου

Σγήυα 1.1

Από άποψη μηχανικής κατασκευής, τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, αποτελούν μια στιβαρή κατασκευή, ικανή να αντέχει σε ισχυρές καταπονήσεις, υπερθερμάνσεις, διαβρώσεις και υγρασία. Αυτές τις ιδιότητες άλλωστε πρέπει να τις έχουν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια γιατί τοποθετούνται στην ύπαιθρο οπότε είναι εκτεθειμένα σε όλες τις καιρικές συνθήκες. Καλή μηχανική κατασκευή των ψωτοβολταϊκών πλαισίων σημαίνει μακροζωία και καλή λειτουργία του ενεργειακού μας συστήματος. Όλα αυτά αψ' ενός έχουν επιπτώσεις στο τελικό κόστος της ενέργειας που παρέχει το σύστημα και αψ' ετέρου στην αξιοπιστία του.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών : Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(7)

Αυ τ ο ν ο μ ει Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλ υ ψ η Οικιακών Αναγκών

Προστιίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία (άμεση)

Ακτινοβολία που ανακλάται

Ωφέλιμη ηλιακή ακτινοβολία (μετατρέπεται σε ηλεκτρική)

Σγήυα 1.2

Παρατηρώντας το σχήμα 1.2 βλέπουμε χονδρικά τι πρέπει να περιμένουμε από το φωτοβολταϊκό πλαίσιο. Μέρος μόνο της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας μετατρέπεται σε ηλεκτρική.

Σημαντικό επίσης μέρος της απορροφάται και μετατρέπεται σε θερμότητα με επιπτώσεις στην απόδοση του.

1 .3 . Χ α ρ α κ τ η ρ ισ τ ικ ά Φ ω τ ο Β ο λ τ α ϊκώ ν σ τ ο ΐϊε ί^ ν

Αναπτύσσοντας μια ενεργειακή εφαρμογή, βασισμένη στα φωτοβολταϊκό στοιχεία, πρέπει να έχουμε υπόψη μας απαραίτητα τα τεχνικά στοιχεία που θα χρησιμοποιηθούν. Έτσι τα φωτοβολταϊκό

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών : Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(8)

στοιχεία, σαν ημιάγωγα στοιχεία που είναι περιγράφονται από ένα ισοδύναμο κύκλωμα (σχήμα 1.3)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υ ψ η Οικιακών Αναγκών

. Rs

Π α ο α τη ο ή σ ειο :

α) Η αντίσταση Rsh δεν έχει, πρακτικά, επίδραση στην απόδοση φωτοβολταϊκού στοιχείου.

β) Το ρεύμα φορτίου IL , διαρρέει και την εσωτερική αντίσταση Rs με αποτέλεσμα να εμφανίζονται απώλειες ισχύος ΡΑ (ΡΑ' = RS χ IL 2 ). Η ΡΑ' μετατρέπεται σε θερμότητα που συμβάλει σημαντικά στην άνοδο της θερμοκρασίας του φωτοβολταϊκού στοιχείου. Η απώλεια αυτή είναι σημαντική ακόμα και για πολύ μικρές τιμές της RS (π.χ. RS 1Ω).

γ) Η παρεχόμενη ωφέλιμη ισχύς από το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι Po = RLxIL^

Στο σχήμα 1.4 φαίνονται χαρακτηριστικές καμπύλες ρεύματος, τάσης (I,V ) και ισχύος τάσης (P ,V ) φωτοβολταϊκού στοιχείου που ευρίσκεται σε θερμοκρασία μηδέν βαθμούς 0°C (θ= 0°C) και για διάφορες τιμές της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας (Ε=1000,800,600,400,200 W/m^).

Ιίτυχιακή Εργασία των σπουδαστών;

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(9)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλ υ ψ η Οικιακών Αναγκών

Παρατηρήσεις:

α) Παρατηρούμε ότι η απόδοση των φωτοβολταϊκών στοιχείων εξαρτάται άμεσα από την ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην επιφάνεια τους. Στοιχείο ιδιαίτερα χρήσιμο όταν γίνεται η εκλογή της θέσης που θα εγκατασταθούν τα φωτοβολταϊκά στοιχεία, ο προσανατολισμός τους καθώς επίσης και η γωνία κλίσης τους ως προς το οριζόντιο επίπεδο.

β) Η μέγιστη ισχύς παρέχεται από τα φωτοβολταϊκά στοιχεία όταν αυτά εργάζονται στο σημείο ΜΡΡ (Maximum Power Point). Στοιχείο που λαμβάνεται υπόψη όταν γίνεται ο σχεδιασμός των συστημάτων αυτοματισμού και ελέγχου που απαιτούνται σε παρόμοιες εφαρμογές καθώς επίσης και των συστημάτων φόρτισης, συσσωρευτών απαραιτήτων για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας.

Στο σχήμα 1.5 φαίνονται χαρακτηριστικές καμπύλες ρεύματος, τάσης (I,V ) και ισχύος τάσης (P ,V ) φωτοβολταϊκού στοιχείου που η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που δέχεται έχει σταθερή τιμή (Ε = 1000 W/m^). Οι καμπύλες αναφέρονται για θερμοκρασίες του φωτοβολταϊκού στοιχείου θ = 20,40,60,80,100 “C.

Πτυχιαιαϊ Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργνου

(10)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλ υ ψ η Οικιακών Αναγκών

Σγήυα 1.5

Παρατήρηση:

Παρατηρούμε ότι η απόδοση των φωτοβολταϊκών στοιχείων, που η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που δέχονται είναι σταθερή (στην περίπτωση μας Ε=1000 W/m^), εξαρτόται όμεσα από τη θερμοκρασία στην οποία βρίσκονται. Συγκεκριμένα όταν η θερμοκρασία του φωτοβολταϊκού στοιχείου αυξάνεται η απόδοση του μειώνεται.

Στοιχείο που λαμβάνεται υπόψη όταν γίνεται, η εγκατάσταση τους, φροντίζοντας για την καλύτερη φυσική τους ψύξη (να μην τοποθετούνται στην πίσω πλευρά τους μονωτικά υλικά και να υπάρχει ελεύθερος χώρος για της κυκλοφορία του αέρα).

Στο σχήμα 1.6 φαίνεται η φασματική απόκριση ενός τυπικού φωτοβολταϊκού στοιχείου πυριτίου. Παρατηρούμε ότι υπάρχει έντονη

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(11)

εξάρτηση της ευαισθησίας του στοιχείου από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που προσπίπτει σ' αυτό. Η μεγαλύτερη ευαισθησία παρουσιάζεται στην περιοχή των 800 nm.

Ο βαθμός απόδοσης των φωτοβολταϊκών στοιχείων, ανάλογα με το υλικό κατασκευής τους είναι:

• Ηλιακά στοιχεία μονοκρυσταλλικού απόδοση 12-15%

• Ηλιακά στοιχεία πολυκρυσταλλικού πυριτίου:

απόδοση 10-13%

• Ηλιακά στοιχεία άμορφου πυριτίου: Μέγιστη απόδοση έως 7%

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κα αυψη Οικιακών Αναγκών

πυριτίου: Μέγιστη

Μέγιστη

Τα χαρακτηριστικά στοιχεία που έχουν αναφερθεί μέχρι τώρα, ισχύουν και για τα φωτοβολταϊκά στοιχεία και για τα ηλιακά πλαίσια ή συνδυασμό ηλιακών πλαισίων. Διαφέρουν μόνο τα αριθμητικά μεγέθη.

Επιπλέον για τα φωτοβολταϊκά πλαίσια πρέπει να γνωρίζουμε τα εξής:

Τη μέγιστη ισχύ πλαισίου. { Pm (W a tts)}

(ΑποκαλεΙται και ισχύς αιχμής, με μονάδες βατ αιχμής Wp) Την τόση μέγιστης ισχύος. {Vm (V o lts)}

Την ένταση μέγιστης ισχύος. {Im (A m p eres)}

Την τόση ανοικτού κυκλώματος (V oc (V o lts)}

Την ένταση βραχυκυκλώματος. { I s c (A m p eres)}

Την ένταση ηλιακής ακτινοβολίας. ( Ε (Watts/m^) } Την αέρια μάζα. {Μ }

Την θερμοκρασία του πλαισίου. (Θε (°C )}

Τις διαστάσεις του πλαισίου (μήκος, πλάτος, πάχος). {L , h, 5, (m )}

To βάρος του πλαισίου. {Β (K g )}

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών;

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(12)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

Παοάδεινυα 1.1

Στο σχήμα 1 .7 φαίνεται η χαρακτηριστική καμπύλη ρεύματος, τάσης(Ι, V) ενός ηλιακού πλαισίου της εταιρίας Uni-Solar.

Το στοιχείο έχει κωδικό MBC-255.

Επίσης, για το συγκεκριμένο στοιχείο η εταιρία που το κατασκευάζει δίνει και τα ακόλουθα τεχνικά στοιχεία:

ΤΥΠΟΣ MBC-255

Ηλιακό πλαίσιο αποτελούμενο από φωτοβολταϊκά στοιχεία άμορφου πυριτίου

Μέγιστη ισχύς Pm =22 Watts

Τάση μέγιστης ισχύος Vm =15.6 Volts

Ένταση μέγιστης ισχύος Im =1.4 Amps

Τόση ανοικτού κυκλώματος Voc =22 Volts Ένταση βραχυκυκλώματος Is c =1.8 Amps

Μήκος L =1.3 m

Πλάτος h =0.41 m

Πάχος s =0.036 m

Βάρος B =1.9 Kg

To ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου πλαισίου έχουν προσδιορισθεί με τις ακόλουθες συνθήκες:

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών;

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου &. Φλώκαρη Γεώργιου

(13)

Ηλιακή ακτινοβολία E=1000w/m^

Αέρια μάζα Μ =1,5

Θερμοκρασία στοιχείου Θ$ =25°C

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλ υ ψ η Οικιακών Αναγκών

1 .4 . B a 0 u 0 c απόδοσηο ω ω το Β ο λτα ϊκώ ν π λ α ισίω ν

Ο βαθμός απόδοσης (η) ενός ηλιακού πλαισίου μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση:

η = Pm / Ε X F ( 1 )

Pm = Vm X Im ( 2 )

F = L X h ( 3 )

F = Επιφόνεια πλαισίου (m^) Για το παραπόνω πλαίσιο έχουμε:

F =1.3 X 0.41 = 0.533 m^

η =22/(1000 X 0,533) = 0,041 ή η = 4,1%

Βαθμός απόδοσης μάλλον καλός για πλαίσιο φωτοβολταϊκών στοιχείων άμορφου πυριτίου.

Έχει αναφερθεί ήδη, ότι ο βαθμός απόδοσης των φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή πλαισίων) εξαρτάται από τη θερμοκρασία τους. Ένας άλλος παράγοντας που επιδρά αρνητικά στο βαθμό απόδοσης τους, είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος στο οποίο είναι εγκατεστημένα.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτά, η σχέση (1) γίνεται:

η = Ρφ / (Ε X F X σθ X σρ) (4 ) Η σχέση (4) μας δίνει το βαθμό απόδοσης του φωτοβολταϊκού στοιχείου λαμβάνοντας υπόψη την ισχύ που αυτό αποδίδει στο φορτίο (Ρφ)·

Ρ φ (ν ν 3 ΐΙ) = Η ισχύς που αποδίδει το φωτοβολταϊκό στοιχείο στο φορτίο_______________________________________

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(14)

Οθ = Αδιάστατος συντελεστής που έχει σχέση με τη θερμσκρασία λειτσυργίας του πλαισίου, δίνεται από τον κατασκευαστή.

Στην περίπτωση που δεν είναι γνωστός ο συντελεστής σθ, μπορεί για τα πλαίσια πυριτίου να χρησιμοποιηθεί η ακόλουθη σχέση:

σθ =1 - [ (θα + 10) / 200 ] (5 ) θα = Μέση θερμοκρασία αέρα (°C) στη διάρκεια της ημέρας. (Στοιχεία

για τη θερμοκρασία θα δίνονται στον πίνακα 2 .6 ).

Ορ = Αδιάστατος συντελεστής που σχετίζεται με τη ρύπανση του περιβάλλοντος στο οποίο είναι τοποθετημένα τα φωτοβολταϊκά πλαίσια.

Ορ = 1 Για περιβάλλον χωρίς ρύπανση.

σρ = 0,9 Για περιβάλλον με μέτρια επίπεδα ρύπανσης.

Ορ = 0,8 Για περιβάλλον με υψηλά επίπεδα ρύπανσης.

Από τα ανωτέρω διαφαίνεται ότι πρέπει σε τακτά χρονικά διαστήματα να γίνεται καθαρισμός της γυάλινης επιφάνειας των φωτοβολταϊκών πλαισίων. Ανακεφαλαιώνοντας μπορούμε να πούμε ότι τα φωτοβολταϊκά πλαίσια παρέχουν συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα (DC) χαμηλής τάσεως, όταν αυτά εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία.

Για την παράσταση ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου χρησιμοποιούμε το σύμβολο που φαίνεται στο σχήμα 1.8:

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υψη Οικιακών Αναγκών

Σχήμα 1.8

1 .5 . Z u o T o iY ie c ω ω το Β ο λτα ϊκώ ν π λ α ισ ίω ν

Στις περισσότερες περιπτώσεις ηλεκτροδότησης με τη χρήση φωτοβολταϊκών πλαισίων, η ηλεκτρική ισχύς που απαιτείται παρέχεται

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου 13

(15)

από περισσότερα του ενός πλαισίου κατάλληλα συνδεμένα μεταξύ τους.

Οι τρόποι που μπορούν να συνδεθούν είναι:

■ Σύνδεση στη σειρά

■ Παράλληλη σύνδεση

• Μικτή σύνδεση

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λυψη Οικιακών Αναγκών

1 .6 . Σ ύ ν δ ε σ η (ρω τοΒολταϊκώ ν π λ α ισ ίω ν σ ε σ ειρ ά

Η σύνδεση αυτή χρησιμοποιείται στις περιπτώσεις που θέλουμε να πετύχουμε τάση μεγαλύτερη από την τάση που παρέχει κάθε φωτοβολταϊκό πλαίσιο χωριστά.

Η σύνδεση γίνεται ως εξής: Ο θετικός πόλος του ενός στοιχείου συνδέεται με τον αρνητικό πόλο του επομένου και η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρι να συνδεθούν μεταξύ τους όλα. Έτσι προκύπτει μια συστοιχία πλαισίων συνδεδεμένων σε σειρά.

Ποοσογή: Τα φωτοβολταϊκό πλαίσια που θα συνδεθούν σε σειρά

! πρέπει να έχουν το ίδιο ρεύμα βραχυκυκλώματος (Is c ) και το ίδιο

; ρεύμα μέγιστης ισχύος (Im ).

Η συνολική τάση της συστοιχίας είναι το άθροισμα των τάσεων του κάθε φωτοβολταϊκού πλαισίου. Για «ν» φωτοβολταϊκά πλαίσια έχουμε:

Τάση ανοικτού κυκλώματος:

Voc = Vocl + Voc2 + Voc3 +....+ Vocv ( 6 )

Τάση μέγιστης ισχύος:

Vm = Vm l + Vm2 + Vm3 + ....+ Vmv (7 ) Στο σχήμα 1.9 φαίνεται η σύνδεση τεσσάρων φωτοβολταϊκών πλαισίων (Π1, Π2, Π3, Π4) σε σειρά.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών;

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(16)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υψη Οικιακών Αναγκών

Π1 Π2 Π3 Π4

Σγήυα 1.9

Οι ακροδέκτες της συστοιχίας που προκύπτει είναι οι A και Β. Ο θετικός ακροδέκτης της συστοιχίας είναι ο A και ο αρνητικός είναι ο Β. Από το κάθε φωτοβολταϊκό πλαίσιο κυκλοφορεί το ίδιο ρεύμα.

1 .7 . Σ ύ ν δ ε σ η (Ρω τοΒολταϊκώ ν σ τ ο ιγ ε ίω ν π α ο ά λλη λα

Η σύνδεση αυτή χρησιμοποιείται στις περιπτώσεις που θέλουμε να πετύχουμε ρεύμα μεγαλύτερο από το ρεύμα που παρέχει κάθε φωτοβολταϊκό πλαίσιο χωριστά. Η σύνδεση γίνεται ως εξής:

Ο θετικός πόλος του ενός στοιχείου συνδέεται με τον αρνητικό του άλλου. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρι να συνδεθούν μεταξύ τους όλα. Έτσι προκύπτει μια συστοιχία φωτοβολταϊκών πλαισίων συνδεδεμένων παράλληλα.

Ποοσογή: Τα φωτοβολταϊκό πλαίσια που θα συνδεθούν παράλληλα πρέπει να έχουν την ίδια τάση ανοικτού κυκλώματος (Voc).

Το συνολικό ρεύμα της συστοιχίας είναι το άθροισμα των ρευμάτων του κάθε φωτοβολταϊκού πλαισίου. Για «ν» φωτοβολταϊκό πλαίσια έχουμε:

Ένταση βραχυκυκλώματος:

ISC = ISC1 + ISC2 + ISC3 +...+ ISCv (8 ) Ένταση μέγιστης ισχύος:

Im = Im l + Im2 + Im3 +... + Imv (9) Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(17)

Στο σχήμα 1.10 φαίνεται η σύνδεση τεσσάρων φωτοβσλταϊκών πλαισίων (Π1, Π2, Π3, Π4) παράλληλα.

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λ υψη Οικιακών Αναγκών

Σχήμα 1.10

Οι ακροδέκτες της συστοιχίας που προκύπτει είναι οι A και Β. Ο θετικό ακροδέκτης της συστοιχίας είναι ο A και ο αρνητικός είναι ο Β.

Οι τάσεις ανοικτού κυκλώματος Voc και μέγιστης ισχύος Vm της συστοιχίας είναι ίδιες με τις αντίστοιχες τάσεις των πλαισίων.

1 .8 . Μ ικτή σ ύ ν δ ε σ η ω ω το Β ολτα ϊκώ ν π λ α ισ ίω ν

Με αυτή τη σύνδεση πετυχαίνουμε να αυξήσουμε το ρεύμα και την τάση ταυτόχρονα, σε τιμές που δεν είναι διαθέσιμες από απλά φωτοβολταϊκά πλαίσια. Από τεχνικής απόψεως η μικτή σύνδεση είναι συνδυασμός της σύνδεσης σε σειρά και της παράλληλης σύνδεσης και κατά συνέπεια ισχύει ότι ισχύει σ' αυτές τις συνδέσεις. Η τάση της συστοιχίας αυτής καθορίζεται από τα στοιχεία που είναι συνδεδεμένα ε σειρά ενώ το συνολικό ρεύμα από τις παράλληλες ομάδες.

Στο σχήμα 1.11 φαίνεται μια μικτή σύνδεση φωτοβολταϊκών πλαισίων.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου 16

(18)

AvTOMOMPy (b/R Ρλ α ρ μ π γ ρ τγι Η DikriAifON Αναγκών

τ τ ^ SL*.

Σγήυα 1.11

Παρατηρούμε ότι αποτελεϊται από τρεις ομάδες (0 1 , 0 2 , 0 3 ) φωτοβολταϊκών πλαισίων συνδεδεμένων μεταξύ τους παράλληλα. Κάθε ομάδα έχει τέσσερα φωτοβολταϊκά πλαίσια συνδεδεμένα μεταξύ τους σε σειρά. Συνολικά λοιπόν, σ' αυτό το παράδειγμα χρησιμοποιούνται 12 φωτοβολταϊκά πλαίσια.

Αν για παράδειγμα κάθε φωτοβολταϊκά πλαίσιο είχε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Im = 3,02 Amps Vm= 16,9 Volts Isc = 3,25 Amps Voc = 21,2 Volts

Από αυτά τα στοιχεία και τον τύπο (2) προκύπτει ότι η ισχύς του κάθε πλαισίου είναι:

Pm = 16,9 X 3,02 = 51,038 Watts Τα τελικά αποτελέσματα της σύνδεσης αυτής είναι:

Ρεύμα μέγιστης ισχύος συστοιχίας Im = 3,02 χ 3 = 9,06 Amps Τάση μέγιστης ισχύος συστοιχίας Vm= 16,9 χ 4 =67,6 Volts Ρεύμα βραχυκυκλώματος συστοιχίας Isc = 3,25 χ 3 = 9,75 Amps Τάση ανοικτού κυκλώματος συστοιχίας Voc = 21,2 χ 4 = 84,8Volts Ισχύ συστοιχίας Pm = 67,6 χ 9,06 = 612,456 Watts

Πτυχιακή) Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου Ρεύμα μέγιστης ισχύος

Τόση μέγιστης ισχύσς Ρεύμα βραχυκυκλώματος Τάση ανοικτού κυκλώματος

(19)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λυψη Οικιακών Αναγκών

Οι ακροδέκτες της συστοιχίας που προκύπτει είναι οι A και Β. Ο θετικός ακροδέκτης της συστοιχίας είναι ο A και ο αρνητικός ο Β.

Παρατήρηση:

Η συνολική ισχύς που προκύπτει από μια σύνδεση φωτοβολταϊκών I πλαισίων ανεξάρτητα, του τύπου της, είναι το άθροισμα της ισχύος

κάθε φωτοβολταϊκού πλαισίου χωριστά.

i Προσογή: Τα φωτρβολταϊκά πλαίσια που αποτελούν μια συστοιχία πρέπει να εργάζονται όλα κάτω από τις ίδιες ' συνθήκες.

Στο σχήμα 1.12 φαίνεται ένας τρόπος συμβολισμού μιας συστοιχίας φωτοβολταϊκών πλαισίων.

Σγήυα 1.12

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου 18

(20)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

2.1 Γενικά

2.2 Ηλιακή σταθερά (JSC) 2.3 Άμεση ηλιακή ακτινοβολία 2.4 Διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία 2.5 Ολική ηλιακή ακτινοβολία 2.6 Ωριαία γωνία (ω) 2.7 Γεωγραφικά πλάτος (φ) 2.8 Απάκλιση του ήλιου (δ) 2.9 Κλίση επιφάνειας (ς) 2.10 Αζιμούθια γωνία επιφάνειας (γ) 2.11 Γωνία πράπτωσης (θ) 2.12 Αέρια μάζα (Μ)

2.13 Ηλιακή ακτινοβολία στα άρια της ατμάοφαιρας 2.14 Ηλιακή ακτινοβολία

2.15 Πίνακες στοιχείων

2.16 Ηλιακή ακτινοβολία σε κεκλιμένο επίπεδο, στην επιφάνεια της γης

2.17 Βέλτιστη γωνία κλίσης επιπέδου

2.18 Ηλιακή ακτινοβολία σε κεκλιμένο επίπεδο, γωνία κλίσης - Διερεύνηση

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κά λυψη Οικιακών Αναγκών

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(21)

2 .1 . Γ εν ικ ά

Η μελέτη και η ανάπτυξη ηλιακών συστημάτων και εφαρμογών, προϋποθέτει γνώση περί της ηλιακής ακτινοβολίας και μετεωρολογικών στοιχείων. Στη συνέχεια θα γίνει αναφορά στα στοιχεία εκείνα που είναι απαραίτητα για τη μελέτη των φωτοβολταϊκών συστημάτων.

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

2 .2 . Η λια κή σταθεοά f J S C )

Η ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει στην επιφάνεια της γης, αποτελεί μικρό μόνο ποσοστό εκείνης που υπάρχει στο ανώτατο όριο της ατμόσφαιρας. Η ηλιακή σταθερά ισοδυναμεί με την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που δέχεται επιφάνεια 1 εκτός των ορίων της ατμόσφαιρας, προσανατολισμένη κάθετα στις ακτίνες του ήλιου, σε χρόνο 1 Second. Η μέση τιμή της ηλιακής σταθερός είναι: JSC = 1,353 (KW/m^).

Λόγω των διαφορών αποστάσεων μεταξύ γης και ήλιου, ανάλογα με τη θέση της περιφοράς στην τροχιά, η τιμή υπόκειται σε διακυμάνσεις των ± 3,5% . Το ίδιο συμβαίνει και λόγω διαταραχών, όπως από ηλιακές κηλίδες, με διακυμάνσεις ± 1,5% . Έτσι τη μέγιστη τιμή την παίρνει τον Ιανουάριο ενώ την ελάχιστη τον Ιούλιο.

2 .3 . Ά υ εσ η ηλια κή α κτινο β ο λία

Είναι η ακτινοβολία που προσπίπτει σε κάθε επιφάνεια, ευρισκόμενη εντός της ατμόσφαιρας και προέρχεται κατευθείαν από τον ήλιο. Από αυτό φαίνεται ότι η ακτινοβολία έχει κάποια διεύθυνση με την οποία προσπίπτει στις επιφάνειες και αυτό σημαίνει ότι αυτές θα πρέπει να προσανατολίζονται κατάλληλα για να δεχτούν το μεγαλύτερο μέρος της.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργνου

(22)

2 .4 . Δ ιά γυ τη ηλιακή α κτινο Β ο λία

Είναι η ακτινοβολία που προσπίπτει σε κάποια επιφάνεια, ευρισκάμενη εντάς της ατμάσψαιρας, αού προηγουμένως η κατεύθυνση της έχει υποστεί αλλαγές απά ανάκλαση και διασπορά στην ατμάσφαιρα. Απά αυτό φαίνεται ότι η διάχυτη ακτινοβολία δεν έχει κάποια διεύθυνση με την οποία προσπίπτει στις επιφάνειες. (Για περιοχές εκτός ατμόσφαιρας δεν μπορεί να γίνεται λόγος για διάχυτη ακτινοβολία).

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

Θ=Η γαινία ττροσπτώσίως της άμεσης ακτινοβολίας.

Άμεση ηλιακή ακτινοβολία Διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία

Σχήυα 2.1

2 .5 . Ο λική ηλια κή α κτινο β ο λία

Είναι το άθροισμα της άμεσης και της διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε μια επιφάνεια. Η άμεση ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει σε μια επιφάνεια τις ηλιόλουστες ημέρες είναι πολύ μεγαλύτερη της διάχυτης. Αντίθετα τις μέρες με νέφωση η ακτινοβολία που προσπίπτει σε μια επιφάνεια είναι διάχυτη. Σε ένα ηλιακό ενεργειακό σύστημα, γενικά, λαμβάνουμε υπόψη μας την ολική ακτινοβολία.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργνου

(23)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

2 .6 . Ω ριαία νωνία Γω)

Ωριαία γωνία (ω) είναι η γωνιακή μετατόπιση του ήλιου ανατολικά η δυτικά του μεσημβρινού, οφειλόμενη στην περιστροφή της γης περί τον άξονα 15° ανά ώρα. Η τιμή της γωνίας ω το μεσημέρι είναι 0°. Για τις ώρες προ μεσημβρίας η ω παίρνει θετικές τιμές ενώ αντίθετα τις απογευματινές ώρες, παίρνει αρνητικές τιμές. Για παράδειγμα, στις 11:00 έχουμε ω= + 15°, ενώ στις 13:00 έχουμε ω = -15°.

2 .7 . Γ εω γρ α φ ικό πλάτος fcp)

Γεωγραφικό πλάτος ενός τόπου είναι η γωνιακή θέση βόρεια ή νότια του ισημερινού. Τα βόρεια πλάτη είναι θετικά, ενώ τα νότια αρνητικά.

2 .8 . Α π ό κλ ισ η του ήλιου (δ )

Απόκλιση (δ) είναι η γωνιακή θέση του ήλιου κατά την ηλιακή μεσημβρία σε σχέση με το επίπεδο του ισημερινού. Οι τιμές που παίρνει είναι: -23,45° < δ < 23,45°. Η απόκλιση υπολογίζεται από τη σχέση:

δ = 23,45 X Sin(360 χ (284 + ν)/ 365) (1 0 ) V = αύξων αριθμός της αντίστοιχης μέρας του έτους.

Παράδειγμα για τις 20 Οκτωβρίου έχουμε ν = 293.

2 .9 . Κ λ ίσ η επ ιω ά ν εια ς (c )

Κλίση (ς) μιας επιφάνειας είναι η γωνία μεταξύ της επιφάνειας και του οριζόντιου επιπέδου. (0< S <180).

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(24)

2 .1 0 . Α^ιυούθια γωνία επιω άνεια ο

Αζιμούθια γωνία επιφάνειας ονομάζεται η απόκλιση που παρουσιάζει η προβολή της καθέτου που άγεται από τον τοπικό μεσημβρινό σε ένα οριζόντιο επίπεδο. Η γωνία γ είναι 0° για κατεύθυνση του επιπέδου προς τον νότο, θετική ανατολικά και αρνητική δυτικά.

Στα ηλιακά συστήματα η ενεργός επιφάνεια τους είναι στραμμένη προς νότο, άρα έχουμε γ = 0°.

2 .1 1 . Γωνία πρόπτωσης (θ )

Είναι η γωνία που σχηματίζεται ανάμεσα στην άμεση ακτινοβολία σε ένα επίπεδο και την κάθετη στο επίπεδο. Η σχέση που συνδέει τη γωνία προπτώσεως της αμέσου ακτινοβολίας (θ) με τις άλλες προαναφερθείσες γωνίες είναι:

Οθ5(θ) = 5ίπ(δ) χ5ίπ(φ) χ0θ5(ς) -5ίπ(δ) χ0θ5(φ) χ5ίπ(ς) χ Co s(y) + Cos(5) X €θ5(φ) χ Cos(q) χ 0θ5(ω) + Cos(5) χ 5ίπ(φ) χ 5ίπ(ς) χ Co s(y) X Cos(ω) + Cos(0) X 5ίπ(ς) χ 5ίπ(γ) χ 5ίπ(ω) (1 1 )

Για οριζόντιες επιφάνειες (ς=0ο) η σχέση (11) γίνεται:

Cos(e)= Cos(0) X Cos(φ) X 0θ5(ω) + 5ίπ(δ) χ 5ίπ(φ) (1 2 )

Από τη σχέση (12) προκύπτει ότι:

ως = Οθ5-1(-Ι3π(φ) X Ι3π(δ)) (1 3 )

ως = Η ωριαία γωνία δύσης του ήλιου σε οριζόντιο επίπεδο.

Από τα παραπάνω προκύπτει ότι ο ημερήσιος αριθμός ωρών ηλιοφάνειας για τελείως ανέφελο ουρανό είναι:

Νς = 2 ως /15 (1 4 )

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(25)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

Στο σχήμα 2.2 φαίνονται οι προαναφερόμενες γωνίες.

2 .1 2 . Αέοια uoga (Μ )

Αέρια μάζα είναι το πηλίκο του απτικού πάχους της ατμόσφαιρας δια μέσου του οποίου περνά η άμεση ακτινοβολία ως προς το οπτικό πάχος της ατμόσφαιρας όταν ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ. Η αέρια μάζα δίνεται από τη σχέση:

Μ = [Cos(0)] -1 (1 5 )

Η σχέση είναι ακριβής για: 0< θ <70° και στο επίπεδο της θάλασσας.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργνου

(26)

2 .1 3 . Η λια κή ακτινοΒο λία στα όοια Tnc ατυόσα>αιοο€

Θεωρητικά, είναι δυνατόν να υπολογίσουμε την ακτινοβολία (και συνεπώς την ενέργεια) ανά μονάδα επιφάνειας που προσπίπτει σε ένα οριζόντιο επίπεδο, κατά τη διάρκεια μιας ημέρας, στα όρια της ατμόσφαιρας. Αυτό γίνεται με τη βοήθεια της σχέσης:

Ηο =(24/π) X JSC X [(1 + 0,033 χ Cos(360 χ ν/365)] χ [Cos{φ) χ Θθ5(δ) X 5ίπ(ως) + (π χ ως/180)-5ίη (φ) χ 5ίπ(δ)] (16)

π = 3 ,1415926

Οι μονάδες του Ηο είναι Κιλοβατώρες ανά ημέρα και τετραγωνικό μέτρο (Kwh/day m^).

Παοάδεινυα 2.1.

Να υπολογισθεί η ημερήσια ηλιακή ενέργεια παυ προσπίπτει σε οριζόντιο επίπεδο, στα όρια της ατμόσφαιρας, την 15^ Οκτωβρίου και σε γεωγραφικό πλότος φ = 37° 5 8 ' (περιοχή Αθηνών).

Ο αύξων αριθμός της 15^ Οκτωβρίου είναι ν=288 Js c = l,3 5 3 (KW/m^) δ - 23,45 X Sin (360 χ (284+288/365))= -9,59°

ως= C o s U - ta n (3 r 5 8 ) χ tan(-9,59°)= 82,4°

Με τη βοήθεια της σχέσης(16)βρίσκουμε:Ηο=6.48(Κν\/ίι/ό3γ χ m^)

Για τον υπολογισμό της μηνιαίας ενέργειας (Hom) που προσπίπτει στο επίπεδο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη σχέση (16) για κάθε μια ημέρα του μήνα και στη συνέχεια να αθροίσουμε τα επιμέρους αποτελέσματα.

Εναλλακτικά για να αποφύγουμε τους πολύωρους υπολογισμούς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη σχέση (16) για την 15^ του μηνάς και το αποτέλεσμα να το πολλαπλασιάσουμε με τις μέρες (dom ) του

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου 25

(27)

αντίστοιχου μήνα. Έτσι έχουμε τη μηνιαία ενέργεια που προσπίπτει στο επίπεδο.

Horn = Ho X dom (17)

Οι μονάδες του Hom είναι Κιλοβατώρες ανά τετραγωνικό μέτρο και μήνα (KWh/m2xmo)

Παοάδεινυα 2.2

Να υπολογισθεί η μηνιαία ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στο επίπεδο του παραδείγματος 2.1.

Στο παράδειγμα 2.1. έχει βρεθεί ότι: Ηο=6.48 (KWh/day χ πτ^) Ο μήνας Οκτώβρης έχει 31 ημέρες, άρα η μηνιαία ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στο οριζόντιο επίπεδο στα όρια της ατμόσφαιρας και για γεωγραφικό πλάτος φ= 38° είνοι:

Horn =6,48 X 31=200.88 (KWh/πβ χ mo)

Στον παρακάτω πίνακα δίνεται ο αύξων αριθμός της 15^‘= ημέρας κάθε μήνα του έτους.

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

Α/Α Μ ή ,α , ο αύξω ν αριθμός της ISi?

κάθε μήνα (ν)

1 Ιανουάριος 15

2 Φ εβρουάριος 46

3 Μ άρτιος 74

4 Α πρίλιος 105

5 Μ άιος 135

6 Ιούνιος 166

7 Ιούλιος 196

8 Α ύγουσ τος 227

9 Σεπτέμβριος 258

10 Οκτώβριος 288

11 Ν οέμβρ ιος 319

12 349

Πίνακας 2.1 Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιιοάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

(28)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

2 .1 4 . Η λια κή ακτινοβο λία

Ο μακροχρόνιος υπολογισμός της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης, είναι από δύσκολος έως αδύνατος. Η δυσκολία αυτή οφείλεται κυρίως στα διάφορα μετεωρολογικά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα. Έτσι είμαστε υποχρεωμένοι για τον υπολογισμό των ηλιακών συστημάτων να χρησιμοποιήσουμε πίνακες ηλιακής ακτινοβολίας που βασίζονται σε μακροχρόνιες μετρήσεις μετεωρολογικών σταθμών. Συνήθως οι διάφοροι μετεωρολογικοί σταθμοί μετρούν την ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο. Με τα στοιχεία αυτά εν συνεχεία υπολογίζεται η ηλιακή ακτινοβολία σε κεκλιμένο επίπεδο.

• Στον πίνακα 2.2 (παρακάτω) δίνονται στοιχεία για την ολική ακτινοβολία στην επιφάνεια της γης, σε οριζόντιο επίπεδο και για διάφορες περιοχές της χώρας σε κιλοβατώρες ανά τετραγωνικό μέτρο και μήνα (KWh/m^x γΠο).

• Στον πίνακα 2.3 δίνονται στοιχεία για την ηλιοφάνεια σε ώρες ανά μήνα για διάφορες περιοχές της χώρας.

• Στον πίνακα 2.4 δίνονται τα γεωγραφικά πλάτη διαφόρων πόλεων.

Πτυχιακή Εργασία των σπουδαστών:

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου 27

(29)

ΑΥΤΟΝΟΜΕΣ Φ/Β Εφαρμογέςγια Κάλυψη Οικιακών Αναγκών

A / A

ΠΌΛΕΙΣ 1

Φ 2 Μ

3

I

Μ 5 I

6 7

A 8

Σ 9

Ο 10

Ν Δ

12 Μ.

Ο Ρ Ο Σ

Σ Υ Ο Αθήνα 58 /4 110 147 190 204 219 202 149 104 70 54 137 15810 Αλίαρτος 48 64102 139 182 197 205 210 138 91 61 47 1231484 59 71 1 ) 143 181 189 207 195 147 103 68 52 127 1526 4 Αργοστόλι 61 72 III 137 190 207 217 198 146 102 67 52 130 1560

i Αρτα 6U 68109 30 178 193 208 192 141 10065 52 125 1496

6 ΗράκλειοΘεσ/νίιτη 5949 64 9675 110 5135 174 186 205 178 131196 214 226 205 157 871055575 58 136 16311171403 Ιεράπετρα 72 85 127 155 195 216 227 211 164 12087 69 144 1728 Ιωάννινα 48 59 95 124 165 177 196 177 127 91 56 42 113 1357 ιυ ΚαλαράταΚέρκυρα 6654 7665 116 135 192 209 217 198 149103 137 178 201 217 193 140 971067560 55 133 159448 124 1493 12 Κομοτηνή 50 61 92 128 165 183 194 177 130 91 55 45 114 1371

13 Κόνιτσα 52 61 100 118 163 174 193 176126 89 59 1131360

14 Κόρινθο; 54 69110 139 185 199 208 194 145 101 69 54 127 1527

15 Κύθηρα 67 77Π4 143 190 212 218 200 153 109 74 59 135 1616

16 Λαμία 51 62 105 137 180 198 204 187 135 92 63 52 122 1466

17 Λάρισα 47 62 100 138 179 189 202 186 135 91 61 44 120 1434

18 νΐεΟώνη 59 73 113 136 186 202 213 194 147 107 73 55 130 1558

19 νΙήλο; 53 60 107 59 200 227 241 220 168 10272 49 138 1658

20 Μυτιλήνη 51 65 102 38 189 207 222 200 150 101 64 49 128 1538

21 Νάξο; 54 69 07 42 83199 207 192150 10570 54 127 1532

22 58 75 151 98 216 223 202 155 10872 56 136 1628

23 Πάτρα 53 67 13 129 77 199 203 185 141 99 62 51 231479

24 Πύργο; 64 73 ΙΙ7 138 91 206 216 98 149 06 74 59 331591

25 Ρέθυμνο 59 76106 145 194 206 222 203 14995 76 56 132 1587

26 Ρόδος 64 77122 155 96 214 227 211 166 17 79 61 141 1689

27 Σάμος 60 74III 144 88 210 221 202 158 II 72 54 133 605

28 Σέρρες 47 60 97 130 70 85196 78 12987 56 45 115 1380

29 60 75 115 149 95 212 224 202 156 10777 58 136 630

30 κύρος 45 61 95 139 87 205 215 194142 93 59 45 123 480

31 Ιούδα 59 75 112 149 96 206 221 208 156 0274 57 135 615

32 Σύρος 56 75 109 154 208 226 204155 11270 55 136 622

33 Τυμπάκιο 59 83 128 152 193 213 223 213 62 18 83 66 142 703

34 Χανιά 59 75 12 149 196 215 229 210 54 01 74 56 136 630

35 Χίο; :53 157 08144 |195 214 :226 205 155 107 67 52 132 1593 36 . ____; 45 (52101 140 11842θυ :οί. 1 142 19 6 _ i 123ί4-0 n i vQ K a c 2.2: Ολική μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο στην επιφάνεια της γης, (KWh/m^ σΐο), για διάφορες

περιοχές της χώρας.

Πτυχιακιί Εργασία των σπουδαστών;

Αγγελίδη Ιωάννη-Μαρίνου & Φλώκαρη Γεώργιου

Referências

Documentos relacionados

Ειδικότερα για το θέμα της κακοποίησης τα κράτη που την επικυρώνουν έχουν, σύμφωνα με τις επιμέρους διατάξεις, την υποχρέωση: ₪ να μεριμνούν ώστε να μην αποχωρίζεται το παιδί τους