Πειραματική μελέτη και εγκατάσταση μετεωρολογικού σταθμού και αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η εγκατάσταση και η πειραματική μελέτη ενός μετεωρολογικού σταθμού και ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Η διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια υλοποίησης του εργαστηριακού μαθήματος: «Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας». Συγκεκριμένα, η λειτουργία τόσο του μετεωρολογικού σταθμού όσο και του φωτοβολταϊκού συστήματος, μέσω της υλοποίησης της διπλωματικής εργασίας, στοχεύει κυρίως στην εκπαίδευση των φοιτητών των Τμημάτων Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας. Ο μετεωρολογικός σταθμός, στον οποίον εγκαταστάθηκαν όργανα για τη μέτρηση και την καταγραφή των πιο σημαντικών μετεωρολογικών παραμέτρων, εγκαταστάθηκε πλησίον του φωτοβολταϊκού συστήματος με στόχο, μεταξύ άλλων, την άμεση συσχέτιση της παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας με τα μετεωρολογικά δεδομένα. Τα όργανα του μετεωρολογικού σταθμού συνδέθηκαν σε μια ηλεκτρονική συσκευή καταγραφής και συλλογής πειραματικών δεδομένων (Data Logger) χάρις στην οποία βρισκόμαστε στη θέση να λαμβάνουμε πειραματικά δεδομένα σε πραγματικό χρόνο και να τα καταγράφουμε ανά τακτά επιθυμητά χρονικά διαστήματα. Η ηλεκτρονική συσκευή συνδέθηκε με ηλεκτρονικό υπολογιστή με σκοπό τη λήψη των δεδομένων και την περαιτέρω επεξεργασία τους. Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από 4 φωτοβολταϊκά πλαίσια συνολικής ισχύος 860 Watt, μια συστοιχία 4 συσσωρευτών, ενός ελεγκτή φόρτισης (controller), ενός ανορθωτή (inverter) και φορτίο κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον των βασικών στοιχείων του φωτοβολταϊκού συστήματος, εγκαταστάθηκαν διαιρέτες τάσης και ηλεκτρικές αντιστάσεις (shunts), με στόχο τη καταγραφή της ηλεκτρικής ισχύος από το σημείο παραγωγής της (φωτοβολταϊκά πλαίσια) έως το σημείο κατανάλωσης (ηλεκτρικό φορτίο). Με τον τρόπο αυτό είναι εφικτός ο υπολογισμός της ηλεκτρικής απόδοσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων, της ηλεκτρικής απόδοσης των 6 επιμέρους ηλεκτρικών στοιχείων της εγκατάστασης αλλά και της απώλειας ισχύος κατά τη μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Ως αποτέλεσμα αυτής της υλοποίησης, είναι δυνατός ο υπολογισμός του συνολικού βαθμού απόδοσης μια αυτόνομης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης σε πραγματικό χρόνο και του συσχετισμού της με τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια καταναλώθηκε μέσω ηλεκτρικών λαμπτήρων led για το φωτισμό του χώρου της εγκατάστασης αλλά και της επιγραφής των Τμημάτων Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας.