Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.) Ενότητα 1: Εισαγωγή Σπύρος Τσιώλης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί Ενότητας Ο στόχος της 1ης Ενότητας είναι απόκτηση από τον φοιτητή βασικών γνώσεων της ηλιακής ενέργειας, της ηλιακής γεωμετρίας, του φωτοβολταϊκού φαινομένου, των διαφορετικών τεχνολογιών και να είναι ικανός να σχεδιάζει και να υπολογίζει την ενεργειακή απόδοση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων. 4

Περιεχόμενα Ενότητας Συνέπειες της Υπέρμετρης Κατανάλωσης Ενέργειας και λύσεις. Δεσμεύσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης Μέχρι το 2020. Ηλιακή Ενέργεια Φωτοβολταϊκά Θερμικά Αιολική Ενέργεια Γεωθερμική Ενέργεια Μικρά Υδροηλεκτρικά Συστήματα Βιομάζα Θεσμικό Πλαίσιο Αδειοδότηση 5

Εισαγωγή - 1 Συνέπειες της Υπέρμετρης Κατανάλωσης Ενέργειας: Ενεργειακό πρόβλημα Ρύπανση του περιβάλλοντος Φαινόμενο του θερμοκηπίου Λύσεις: Εξοικονόμηση & ορθολογική χρήση ενέργειας Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας 6

Εισαγωγή - 2 Δεσμεύσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης Μέχρι το 2020: 20% Ενέργεια από Ανανεώσιμες Πηγές 20% Μείωση των Εκπομπών Αερίων Θερμοκηπίου 20% Εξοικονόμηση Ενέργειας 7

Εισαγωγή - 3 Θα εξετάσουμε: Ηλιακή Ενέργεια Φωτοβολταϊκά Θερμικά Αιολική Ενέργεια Γεωθερμική Ενέργεια Μικρά Υδροηλεκτρικά Συστήματα Βιομάζα Θεσμικό Πλαίσιο Αδειοδότηση 8

Εισαγωγή - 4 Πλεονεκτήματα: Αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος Δεν επιβαρύνουν το περιβάλλον Συνάλλαγμα, αυτονομία Εφαρμογές σε απομακρυσμένες περιοχές Μειονεκτήματα: Υψηλό κόστος Μεταβαλλόμενο χρονικά δυναμικό Χαμηλή απόδοση 9

Φωτοβολταϊκά - 1 10

Φωτοβολταϊκά - 2 Φωτοβολταϊκά Τεχνολογίες Αυτόνομα Διασυνδεδεμένα Υβριδικά Διαστασιολόγηση Νομοθεσία 11

Φωτοβολταϊκά - 3 Θερμικά Ηλιακά Τεχνολογίες Οικιακά Κεντρικά (Ψύξη - Θέρμανση) Ηλεκτροπαραγωγή 12

Φωτοβολταϊκά - 4 Αιολική Ενέργεια Άνεμος Είδη Ανεμογεννητριών Τεχνολογίες Αιολικά Πάρκα Υπολογισμοί 13

Φωτοβολταϊκά - 5 Γεωθερμική Ενέργεια Τεχνολογίες Τηλεθέρμανση Παραγωγή Ηλ. Ενέργειας Ψύξη Θέρμανση χώρων 14

Φωτοβολταϊκά - 6 Μικρά Υδροηλεκτρικά Αρχή λειτουργίας Τεχνολογίες Εξοπλισμός 15

Φωτοβολταϊκά - 7 Βιομάζα Δυναμικό Ενεργειακή αξιοποίηση Εφαρμογές Προοπτικές 16

Φωτοβολταϊκά - 8 Νομοθεσία - Αδειοδότηση Νόμοι Στάδια Αδειοδότησης Επικαιρότητα - Προοπτικές 17

Ηλιακή Γεωμετρία - 1 Το Ηλιακό Σύστημα 18

Ηλιακή Γεωμετρία - 2 Η τροχιά της Γης (Ελλειπτική) 19

Ηλιακή Γεωμετρία - 3 Η περιστροφή της Γης γύρω από τον ήλιο: Διάρκεια 365,25 ημέρες Διαδοχή εποχών Η περιστροφή της Γης γύρω από το εαυτό της: Διάρκεια 24 ώρες Διαδοχή ημέρας νύχτας Απόκλιση: 23,45ο 20

Ηλιακή Γεωμετρία - 4 Η Περιστροφή της Γης 21

Ηλιακή Γεωμετρία - 5 Η Περιστροφή της Γης 22

Ηλιακή Γεωμετρία - 6 Προσδιορισμός θέσεων πάνω στη Γη Γεωγραφικό πλάτος, Γεωγραφικό μήκος 23

Ηλιακή Γεωμετρία - 7 Προσδιορισμός θέσεων πάνω στη Γη Γεωγραφικό πλάτος, Γεωγραφικό μήκος 24

Ηλιακή Γεωμετρία - 8 Προσδιορισμός θέσεων πάνω στη Γη Γεωγραφικό πλάτος, Γεωγραφικό μήκος Το γεωγραφικό πλάτος της Αθήνας είναι 37ο 58 20 Ν και το γεωγραφικό μήκος 23ο 43 0 Ε Το γεωγραφικό πλάτος της Θεσσαλονίκης είναι 40 31' 11.01" N και το γεωγραφικό μήκος 22 58' 15.42" E 25

Ηλιακή Γεωμετρία - 9 Η θέση του Ηλίου: Επίπεδο του τόπου (ορίζοντας) Ζενίθ, Ναδίρ Αζιμούθιο [γ] Γωνία ύψους [α] 26

Ηλιακή Γεωμετρία - 10 Ο Ηλιακός Χάρτης: 27

Ηλιακή Γεωμετρία - 11 Ο Ηλιακός Χάρτης (υπολογισμός με EXCEL) Ηλιακός Χάρτης (Αθήνα: Γεωγρ. πλάτος 37,58 ο - Γεωγρ. Μήκος 23,43 ο ) 80 70 60 Έτος 2009 Solar Elevation 50 40 30 20 Μήνας 6 Ημέρα 21 Ανατολή 6:05 10 Δύση 20:50 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Solar Azimouth 28

Ηλιακή Ακτινοβολία - 1 Το ηλιακό φάσμα στα όρια της ατμόσφαιρας (κίτρινο όριο) και στην επιφάνεια της γης (κόκκινη περιοχή) 29

Ηλιακή Ακτινοβολία - 2 30

Ηλιακή Ακτινοβολία - 5 Η Ηλιακή Ακτινοβολία: Ολική Άμεση Διάχυτη Διάχυτη ανακλώμενη Συντελεστής διάχυτης ανάκλασης ή albedo: Επιφάνεια νερού, θάλασσα 0,05 Ασφαλτόστρωμα 0,07 Αγρός σκοτεινόχρωμος 0,08 Αγρός πράσινος 0,15 Βραχώδης επιφάνεια 0,20 Επιφάνεια τσιμέντου 0,24-0,30 Χιόνι 0,60 33

Ηλιακή Ακτινοβολία - 6 Η Ηλιακή Σταθερά: Στη μέση απόσταση Γης Ηλίου 1367 W/m2 Στην επιφάνεια της Γης 1000 W/m2 (μέγιστη) 34

Ηλιακή Ακτινοβολία - 7 Μέτρηση της ισχύος της ηλιακής ακτινοβολίας [W/m 2 ] 35

Ηλιακή Ακτινοβολία - 9 Κόσμος EU-25 Γερμανία 37

Τέλος Ενότητας