Εισαγωγή Στις ΑΠΕ. 2 η Εργαστηριακή Άσκηση. Γ. ΒΙΣΚΑΔΟΥΡΟΣ Ηλεκτρονικός Μηχανικός & Μηχανικός Η/Υ

Transcript

1 Εισαγωγή Στις ΑΠΕ 2 η Εργαστηριακή Άσκηση Γ. ΒΙΣΚΑΔΟΥΡΟΣ Ηλεκτρονικός Μηχανικός & Μηχανικός Η/Υ

2 Μέση Τιμή Πυκνότητας Ισχύος Ακτινοβολίας Γενικά, η μέση τιμή ενός μεγέθους στο χρονικό διάστημα Τ, δίδεται από την σχέση : T 1 dt 0 Για διακριτά χρονικά διαστήματα Δt i, τα οποία θεωρούνται απειροστά το ολοκλήρωμα μπορεί να γραφτεί ως άθροισμα όπως παρακάτω : 1 N i 1 X Αν τo χρονικό διάστημα Δt i, της επανάληψης της μέτρησης λαμβάνεται σταθερό και ίσο με τ, έχουμε: N i 1 Μέση τιμή πυκνότητας ισχύος ακτινοβολίας για μετρήσεις ανά 5λέπτο G i X i Δt 5 N Gi i 1 i 1 i N G 288 i

3 Ηλιακά δεδομένα Αίθρια & νεφοσκεπής ημέρα Ηλιακή ακτ. (W/m 2 ) :04 06:28 08:52 11:16 13:40 16:04 18: Ώρα 3

4 ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ Μήνας : Μάιος Μέρα : 2 Στο ίδιο γράφημα GHI,DHI,BHI

5 ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ Μήνας : Μάιος Μέρα : 3 Στο ίδιο γράφημα GHI,DHI,BHI

6 Ημερήσια Ενεργειακή Απολαβή Ημερήσια Ενεργειακή Απολαβή, Η Ενέργεια που δίνει η ηλιακή ακτινοβολία σε μία μέρα σε επιφάνεια 1 m 2 Υπολογίζεται από το ολοκλήρωμα (εμβαδόν) κάτω από την αντίστοιχη καμπύλη πυκνότητας ισχύος της ακτινοβολίας Πρακτικά υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τη μέση τιμή της ηλιακής ακτινοβολίας επί τον χρόνο που διαρκεί μια ημέρα (από Ανατολή έως Δύση) H=GHI*t ( kwh m 2 day ) ή (ΜJoules m 2 day )

7 Ενεργειακή απολαβή ηλιακής ακτινοβολίας, Η t (kwh/m 2 ) G t H t Gtdt Gt, T i i t i G t,i Δt i

8 Δεδομένα Εργαστηριακής Άσκησης Μηνιαία Πειραματικά Δεδομένα από «Φωτοβολταικό Πάρκο», ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ (γ.π.: 35,311 0 Ν, γ.μ.: 25,102 0 Ε) Από το eclass Στη θέση Έγγραφα Δεδομένα άσκησης 2 1.JAN.xls 2.FEB.xls 3.MAR.xls 4.APR.xls 5.MAY.xls 6.JUN.xls

9 Πειραματικά Δεδομένα Χρονική Διάρκεια Πειραματικών Μετρήσεων : 5min Δίνονται ολική, διάχυτη ακτινοβολία (GHI, DHI) Month Day Hour Min GHI DHI ,7 14, ,8 22, ,4 27, ,1 33, ,7 38, ,6 38, ,0 38, ,5 43, ,2 45, ,8 49, ,1 55, ,1 61,8

10 Εργασίες 1. Υπολογίστε την μέση τιμή της πυκνότητας ισχύος G (W/m 2 ) για καθεμιά απ' τις μέρες του μήνα που σας δόθηκε. 2.Με βάση τα δεδομένα αυτά να παραστήσετε γραφικά σε συνάρτηση με το χρόνο τα μεγέθη GHI,DHI,BHI, μέσα στο 24ωρο, για την πιο αίθρια και πιο συννεφιασμένη μέρα του μήνα (Να αναφέρετε τις ημερομηνίες)

11 Εργασίες 3) Υπολογίστε την ημερήσια ενεργειακή απολαβή Η για καθεμιά απ' τις μέρες του μήνα που σας δόθηκε σε kwh/m 2.d καθώς και σε GJoules/m 2.d (1kWh = 3.6MJ) (Υποθέστε ότι η διάρκεια της ημέρας αντιστοιχεί σε 12 ώρες) 4) Να παραστήσετε γραφικά τη μεταβολή της ημερήσιας ενεργειακής απολαβής Η (kwh/m 2.d), σε συνάρτηση με το χρόνο, εκφρασμένο σε ημέρες (από 1 έως 30 ή 31, ανάλογα με το μήνα. Για το Φεβρουάριο 28 ή 29 για τα δίσεκτα έτη).

12 Λογισμικό PVGIS

13 Λογισμικό PVGIS

14 Λογισμικό PVGIS (Radiation database) Κατηγορίες δεδομένων ηλιακής ακτινοβολίας Επίγειες μετρήσεις Δορυφορικές μετρήσεις

15 Λογισμικό PVGIS Κατηγορίες δεδομένων ηλιακής ακτινοβολίας Επίγειες μετρήσεις Η αρχική βάση δεδομένων για την Ευρώπη βασίζεται σε δεδομένα μέσων μηνιαίων τιμών της ολικής και της διάχυτης ακτινοβολίας από συγκεκριμένους σταθμούς. Οι υπόλοιπες θέσεις έχουν προκύψει με τη διαδικασία της παρεμβολής (interpolation). Έχουν χρησιμοποιηθεί δεδομένα έως το 2016.

16 Λογισμικό PVGIS Κατηγορίες δεδομένων ηλιακής ακτινοβολίας Δορυφορικές μετρήσεις Έχουν χρησιμοποιηθεί δεδομένα από δορυφόρους Meteosat που καλύπτουν το διάστημα και νεότερους δορυφόρους που καλύπτουν το διάστημα Η χωρική ανάλυση ανέρχεται σε 3 km, στην καλύτερη περίπτωση.

17 Λογισμικό PVGIS (Βάσεις Δεδομένων Ακτινοβολίας) PVGIS-CMSAF (Ευρώπη, Αφρική) PVGIS-SARAH (Ασία) PVGIS-NSRDB (Εθνικό Εργαστήριο ΑΠΕ, ΗΠΑ) PVGIS-ERA5 (Δορυφόροι ERA ) PVGIS-COSMO (Χωρική Ανάλυση της Ευρώπης)

18 Λογισμικό PVGIS

19 Λογισμικό PVGIS (PV technology) Τύπος φωτοβολταϊκής τεχνολογίας Κρυσταλλικού πυριτίου Λεπτού φιλμ από Χαλκό, Ίνδιο, Γάλλιο(+), Σελήνιο Λεπτού φιλμ από Κάδμιο και Τελλούριο (υπολογισμός θερμοκρασιακών απωλειών) Άγνωστου τύπου Η επιλογή αυτή δίνεται για ΦΒ 4 ης και 5 ης γενιάς (Οργανικά, Dye-Sensitized, Υβριδικά, κ.α)

20 Λογισμικό PVGIS

21 Λογισμικό PVGIS (Installed peak PV power) Εγκατεστημένη ονομαστική φωτοβολταϊκή ισχύ Καταχωρείται η ονομαστική ισχύς του φωτοβολταϊκού συστήματος σε kw όπως αναφέρεται από τον κατασκευαστή στις πρότυπες συνθήκες (G t =1000 W/m 2, θ cell =25 o C, AM:1.5)

22 Λογισμικό PVGIS

23 Λογισμικό PVGIS (Estimated system losses) Εκτιμώμενες απώλειες ΦΒ συστήματος Καταγράφεται το συνολικό ποσοστό των απωλειών που επηρεάζουν (μειώνουν) την παραγωγή ενέργειας από το φωτοβολταϊκό σύστημα έως ότου εισέλθει στο κεντρικό δίκτυο ενέργειας (π.χ. ωμικές απώλειες, αντιστροφέας τάσης, σκόνη κ.λπ.).

24 Λογισμικό PVGIS

25 Λογισμικό PVGIS (Mounting position) Τύπος στήριξης του ΦΒ συστήματος Επιλέγεται ο τύπος στήριξης των ΦΒ πλαισίων. Ελεύθερη στήριξη (free standing) Ενσωματωμένα ΦΒ σε κτίρια (BIPV) Στην πρώτη περίπτωση ο αέρας κυκλοφορεί ελεύθερα πίσω από τα πλαίσια και συνεισφέρει στην «ψύξη» τους. Στη δεύτερη περίπτωση τα ΦΒ πλαίσια είναι ενσωματωμένα σε κτίρια και ο αέρας δεν έχει τη δυνατότητα ελεύθερης κίνησης και κατά συνέπεια η θερμοκρασία τους είναι υψηλότερη από ότι στην πρώτη περίπτωση.

26 Τρόποι ενσωμάτωσης φωτοβολταϊκών σε κτίρια

27 Λογισμικό PVGIS

28 Λογισμικό PVGIS (Slope & Azimuth) Κλίση και προσανατολισμός του ΦΒ συστήματος Επιλέγεται η σταθερή κλίση και ο προσανατολισμός των πλαισίων ως προς το οριζόντιο επίπεδο Κλίση (slope). Τιμές από 0 έως 90 μοίρες

29 Λογισμικό PVGIS (Slope & Azimuth) Αζιμούθιο (azimuth). Τιμή 0 ο σημαίνει νότιο προσανατολισμό. Τιμή -90 ο σημαίνει προσανατολισμό στην Ανατολή. Δίνεται η δυνατότητα από το λογισμικό να υπολογίσει τόσο τη βέλτιστη κλίση όσο και το βέλτιστο προσανατολισμό.

30 Λογισμικό PVGIS

31 Λογισμικό PVGIS (Tracking Options) Επιλογές ηλιοτροπίου (παρακολούθησης) Επιλέγεται το σύστημα κίνησης που επιτρέπει στο ΦΒ σύστημα να «ακολουθεί» τον ήλιο. Κατακόρυφου άξονα. Κεκλιμένου άξονα. Δύο αξόνων. Δίνεται η δυνατότητα υπολογισμού της βέλτιστης κλίσης στις δύο πρώτες περιπτώσεις.

32 Λογισμικό PVGIS

33 Λογισμικό PVGIS (Output options) Επιλογές αποτελεσμάτων Visualize Results (web page) Αποτελέσματα ακτινοβολίας Αποτελέσματα παραγωγής ΦΒ Αρχείο Adobe reader (pdf) Δυνατότητα εμφάνισης γραφημάτων και δεδομένων ορίζοντα.

34 Λογισμικό PVGIS Μεταβάλλετε τη γωνία κλίσης από 5 ο έως 85 ο με βήμα 5 ο. Κάνετε τις γραφικές παραστάσεις Εy ως προς β και Hy ως προς β,όπου β η κλίση των ΦΒ.

35 Λογισμικό PVGIS Ε y = H y = Από τους πίνακες που εμφανίζονται επιλέγετε την μέση ετήσια παραγόμενη ενέργεια σε kwh (Εy) και την μέση ετήσια ενεργειακή απολαβή στο επίπεδο των συλλεκτών σε kwh/m 2 (Η y ).

36 Βασικά στοιχεία συστήματος. Παραγωγή και προσπίπτουσα ενεργειακή απολαβή στο επίπεδο του συλλέκτη. Άθροισμα όλων των δεδομένων για κάθε μήνα ώστε να προκύψουν τα ετήσια Εm και Hm κάθε φορά.

37 Εν έργεια σε kwh Αποτελέσματα 7000 Ενέργεια και Ενεργειακή Απολαβή Free Standing Em (kwh) Hd (kwh/m2) Εν εργειακή Απολαβή σε kw h/m^ β (Κλίση σε μοίρες)

38 Microsoft Excel Σύντομη Παρουσίαση

39 Σύντομη Παρουσίαση

40 Τα κελιά στο Excel Τιμή Κελιού Όνομα Κελιού Εξίσωση Κελιού

41 Μορφή Αριθμού

42 Μορφοποίησή Κελιού Δεξί Κλικ

43 Αντιγραφή τύπου σε διπλανά κελιά Αντιγραφή Τύπου Σύρσιμο - Αντιγραφή

44 Σταθερή Αναφορά Αντιγραφή Τύπου Αντιγραφή Τύπου

45 Λίστες Αριθμών

46 Στατιστικά Στηλών Sum (Άθροισμα) Average (Μέσος Όρος) Count (# Αριθμών στην στήλη) Max (Μέγιστο) Min (Ελάχιστο)

47 Στατιστικά Στηλών (2)

48 Διαγράμματα Τύποι Διαγραμμάτων Γραμμή Με Δείκτες

49 Δημιουργία Διαγραμμάτων Βήμα 1: Επιλογή Δεδομένων Βήμα 2: Επιλογή Τύπου Διαγράμματος Βήμα 3: Διάγραμμα Πυκνότητας Ισχύος

50 Επεξήγηση επιλογών Τιμές Υ Τιμές Χ

51 Δημιουργία Γραφήματος