ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΕΓΚΑΤAΣΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΟ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑÏΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ 500ΚW KAI 1MW ΣΕ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΕΣ (SUN TRACKING) ΒΑΣΕΙΣ.

Abstract

Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία αποτελεί μια συγκριτική μελέτη εγκατάστασης και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκή μονάδα ονομαστικής ισχύος 500 KW και 1 MW σε σταθερές και κινητές (sun tracking) βάσεις. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) έχουν εδραιώσει την παρουσία τους αποδεικνύοντας την αξία τους σε παγκόσμιο επίπεδο. Η Ελλάδα αποτελεί ανερχόμενη δύναμη με στόχο να γίνει κόμβος ΑΠΕ στο μέλλον στον παγκόσμιο ενεργειακό χάρτη. Στην παρούσα εργασία διαπιστώνεται η ωριμότητα και οι δυνατότητες της τεχνολογίας των φωτοβολταϊκών που είναι ένας από τους πυλώνες των ΑΠΕ. Παράλληλα διαπιστώνονται και τα μεγάλα οικονομικά οφέλη από την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Στην εισαγωγή πραγματοποιείται μια ιστορική αναδρομή της εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας από τα φωτοβολταϊκά πάνελ με την αρχή να γίνεται το 1839 από τον γάλλο επιστήμονα Edmond Becquerel που ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Στη συνέχεια περιγράφονται οι προσπάθειες για την παραγωγή φωτοβολταϊκών πάνελ κυρίως στις δεκαετίες 1950-1970 και οι βελτιώσεις που έφεραν την απόδοσή τους στα σημερινά δεδομένα Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι τρόποι υποστύλωσης των φωτοβολταϊκών πάνελ. Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες, οι σταθερές βάσεις και οι ιχνηλάτες (trackers). Στις σταθερές βάσεις η θέση και η κλίση των πάνελ δεν αλλάξει κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το μόνο που μπορεί να αλλάξει είναι η κλίση χειμώνα – καλοκαίρι για καλύτερη πρόσπτωση των ηλιακών ακτινών. Στα συστήματα με ιχνηλάτες η κλίση και ο προσανατολισμός των πάνελ μεταβάλλονται διαρκώς «κυνηγώντας» την ηλιακή ακτινοβολία με στόχο την αύξηση της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που επιβεβαιώνεται με τα σενάρια που παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία. Η απόδοση των ηλιακών συστημάτων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες τόσο κατά τον σχεδιασμό τους όσο και κατά τη λειτουργία τους. Οι παράγοντες αυτοί αποτελούν τις απώλειες που υπάρχουν και πρέπει να ληφθούν υπόψη προκειμένου να γίνει πλήρως κατανοητή η λειτουργία τους. Οι απώλειες αυτές αποτελούν το θέμα του τρίτου κεφαλαίου της εργασίας. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι υπάρχουν απώλειες λόγω των συνδέσεων, των καλωδίων, των εξαρτημάτων αλλά και λόγω της φύσης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. [V] Ειδικά το είδος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας επηρεάζει το βαθμό απόδοσης των πάνελ. Αυτό είναι και το αντικείμενο του τέταρτου κεφαλαίου. Ακολουθεί το πέμπτο κεφάλαιο όπου παρουσιάζεται ένας σύντομος οδηγός χρήσης του λογισμικού που χρησιμοποιήθηκε στην εργασία. Το έκτο κεφάλαιο αποτελεί το κύριο μέρος της εργασίας. Σε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πέντε διαφορετικά σενάρια μελέτης ενός φωτοβολταϊκού πάρκου ισχύος 500kW και το ίδιο γίνεται για πάρκο ισχύος 1MW, ήτοι δέκα σενάρια συνολικά. Η μελέτες πραγματοποιήθηκαν μέσω του λογισμικού PVSyst. Η πρώτη είναι με σταθερές βάσεις, η δεύτερη με σταθερές πάλι βάσεις με αλλαγή κλίσης χειμώνα- καλοκαίρι, η τρίτη με ιχνηλάτες, η τέταρτη με ιχνηλάτες με οριζόντιο άξονα και η πέμπτη με ιχνηλάτες με κάθετο άξονα. Στο έβδομο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια τεχνοοικονομική μελέτη και των δύο συστημάτων (πάρκο ισχύος 500kW και πάρκο ισχύος 1MW) για την περίπτωση του κάθετου άξονα με ιχνηλάτες που αποδείχθηκε η αποδοτικότερη. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι πρόκειται για μια κερδοφόρα επένδυση με απόσβεση ιδίων κεφαλαίων και κερδοφορία από τον πέμπτο κιόλας χρόνο