Εργαστήριο ήπιων µορφών ενέργειας



Σχετικά έγγραφα
Εργαστήριο ήπιων μορφών ενέργειας

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Ηλεκτροτεχνία ΙΙ. Ενότητα 2: Ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 6: Εισαγωγή στους ασύγχρονους κινητήρες Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτροτεχνία ΙΙ. Ενότητα 1: Βασικές Έννοιες Ηλεκτροτεχία Ηλεκτρονική. Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 10: Ασκήσεις Προτύπου Κόστους Αποκλίσεων.

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 2: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 3: Πολλαπλή Παλινδρόμηση. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 8 η : ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΩΝ ΛΟΓΙΚΩΝ ΕΛΕΓΚΤΩΝ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. L d D F

Διοικητική Λογιστική

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους

ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 2: Αιωρούμενα σωματίδια & Απόδοση συλλογής Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα Τμήμα Μηχανικών

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Τεχνική Προστασίας Περιβάλλοντος Αρχές Αειφορίας

Βάσεις Δεδομένων. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις Βάσεις δεδομένων. Πασχαλίδης Δημοσθένης Τμήμα Ιερατικών σπουδών

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ. Από : Ηµ/νία :

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών

Οργάνωση και Διοίκηση Πωλήσεων Ενότητα 1: Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΠΩΛΗΣΕΩΝ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΗΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗΣ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 2 η : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ

Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 1: Εκτιμητές και Ιδιότητες. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Οργάνωση και Διοίκηση Πωλήσεων

Διοίκηση Έργου. Ενότητα 3: Κύκλος Προγραμματισμού και ελέγχου. Σαμαρά Ελπίδα Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Κοζάνη)

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 1 η : Εισαγωγή

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Οργάνωση και Διοίκηση Πωλήσεων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 7: Κοστολογική διάρθρωση Κέντρα Κόστους.

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ. Από : Ηµ/νία :

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 10: Ροπή κινητήρα Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

ΑΥΤΟΝΟΜΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Kruskal

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Νέες Τεχνολογίες και Καλλιτεχνική Δημιουργία

ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 6: Ηλεκτροστατικά Φίλτρα

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 7: Κατασκευή Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Δομές Δεδομένων Ενότητα 1

Τεχνολογίες Ελέγχου στα Αιολικά Συστήματα

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 5: Γεννήτριες εκτύπων πόλων και διεγέρσεις Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Διοικητική Λογιστική

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 2 - Εργαστήριο

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Μάθημα: Συστήματα Μετρήσεων

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 8: Αρχή λειτουργίας Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 9: Ισοδύναμο κύκλωμα και τύποι Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Οργάνωση και Διοίκηση Πωλήσεων Ενότητα 8: ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΠΩΛΗΤΩΝ

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών

INTERbatt THΛ ΦΑΧ Emai:

Έλεγχος και Ευστάθεια Σ.Η.Ε

Transcript:

Εργαστήριο ήπιων µορφών ενέργειας Ενότητα: Σχεδιασµός αυτόνοµου συστήµατος ηλεκτροδότησης κατοικίας Ταουσανίδης Νίκος Τµήµα ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης CreativeCommons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδειαχρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηµατοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδηµαϊκά Μαθήµατα στο TEI υτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδηµία Θεσσαλονίκης» έχει χρηµατοδοτήσει µόνο τη αναδιαµόρφωση του εκπαιδευτικούυλικού. υλικού Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράµµατος «Εκπαίδευση και ια Βίου Μάθηση» και συγχρηµατοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταµείο) και απόεθνικούς πόρους. 2

Περιεχόµενα 1. Σκοποί ενότητας... 5 2. Περιεχόµενα ενότητας... 5 3. Αυτόνοµα Αποµακρυσµένα Ηλιακά και Αιολικά Συστήµατα Ισχύος... 5 4. Σχεδιασµός ενός αυτόνοµου συστήµατος... 6 4.1 Προσδιορισµός Φορτίου... 6 4.2 Προσδιορισµός προσφερόµενης ενέργειας... 7 4.3 Μπαταρίες... 9 5. Παράδειγµα Αυτόνοµου Φ/Β Συστήµατος... 10 6. ΕΞΑΣΚΗΣΗ... 11 7. Παράρτηµα... 11 3

Περιεχόµενα πινάκων Πίνακας 1: Προσδιορισµός φορτίου.... 7 Πίνακας 2: Παράδειγµα συσκευής από τον κατασκευαστή.... 7 Πίνακας 3: Προσπίπτουσα ηµερήσια ακτινοβολία (µέση τµηνιαία τιµή) για διάφορες κλίσεις.... 8 Πίνακας 4: η µέση µηνιαία ταχύτητα του αέρα (m/s) σε ύψος 50 m.... 8 Πίνακας 5: Μηνιαία παραγόµενη ενέργεια.... 9 Πίνακας 6: εδοµένα άσκησης.... 11 4

1. Σκοποί ενότητας ιαστασιολόγηση αυτόνοµου ηλεκτρικά συστήµατος. 2. Περιεχόµενα ενότητας Πλεονεκτήµατα αυτόνοµου ηλεκτρικά συστήµατος. Εκτίµηση αναγκαίας ισχύος. Εκτίµηση χωρητικότητας µπαταριών. 3. Αυτόνοµα Αποµακρυσµένα Ηλιακά και Αιολικά Συστήµατα Ισχύος Τα αυτόνοµα συστήµατα δεν συνδέονται µε το δίκτυο. Είναι ιδανικά για παροχή ενέργειας σε αποµακρυσµένες περιοχές, εξοχικές κατοικίες, και µικρές κοινότητες. Αν ειδικά η περιοχή ευνοείται από µετεωρολογικές συνθήκες όπως ηλιακή ακτινοβολία και αέρας ένα ηλιακό-αιολικό σύστηµα συνιστά µια αξιόπιστη, ασφαλή και περιβαλλοντικά φιλική λύση για σηµαντικό χρονικό διάστηµα. Μπορεί να περιλαµβάνουν φωτοβολταϊκά, ανεµογεννήτριες, γεννήτρια (πετρελαίου ή βιοκαυσίµου), µικρο υδροηλεκτρικό. Η παροχή ρεύµατος γίνεται απευθείας ή µέσω µπαταρίας, κάτι που συνιστάται γιατί θα πρέπει κάπου να αποθηκεύουµε ηλεκτρική ενέργεια καθώς υπάρχουν περίοδοι που η προσφερόµενη ενέργεια δεν καλύπτει τις ανάγκες εκείνης της στιγµής. Τα αυτόνοµα συστήµατα εγκαθίστανται για µία σειρά από λόγους όπως: δαπανηρή σύνδεση µε το δίκτυο. βούληση χρήσης ΑΠΕ. χαµηλό λειτουργικό κόστος. προστασία περιβάλλοντος ανυπαρξία αιωρούµενων καλωδίων. ανεξαρτησία από το δίκτυο. Πιθανόν η απαιτούµενη ασφάλεια τροφοδοσίας να οδηγεί σε υπερδιαστασιολόγηση των συστηµάτων και άρα αύξηση του κόστους κάτι που όµως είναι αναγκαίο σε αποµακρυσµένες περιοχές. Επιλογές, όπως µείωση της κατανάλωσης, σωστός σχεδιασµός και προσανατολισµός του κτιρίου, προγραµµατισµένη συντήρηση και σωστή επιλογή συσκευών είναι καθοριστικής σηµασίας για την αξιοπιστία και την οικονοµικότητα του συστήµατος. Υποδείξεις για αυτόνοµα συστήµατα. Στη συνέχεια αναφέρονται µερικές υποδείξεις επιλογών κατανάλωσης στα αυτόνοµα συστήµατα. Καλό είναι επίσης να καλύπτουµε τις ανάγκες σε ζεστό νερό µε ηλιακά θερµοσιφωνικά συστήµατα και να αποφεύγουµε να αφήνουµε συσκευές σε standby mode. Επιλογή AC ή DC. Τα συνδεδεµένα µε το δίκτυο κτίρια χρησιµοποιούν συσκευές AC. Στα αυτόνοµα αυτό µπορεί να διαφέρει καθώς οι συσκευές DC είναι πολύ αποδοτικές και η χρήση 5

τους σηµαίνει ότι δεν απαιτείται µετατροπέας. Τα συστήµατα DC απαιτούν όµως µεγαλύτερα καλώδια και διακόπτες και οι επιλογές συσκευών είναι περιορισµένες. Φώτα. Αποφεύγουµε χρήση λαµπτήρων πυρακτώσεως (ενεργοβόροι και µη αποδοτικοί) και επιλέγουµε λαµπτήρες φθορίου (4 φορές πιο οικονοµικοί) αλλά και LED. Ψυγεία και Καταψύκτες. Υπάρχουν πολλές επιλογές γι αυτό χρειάζεται προσοχή. Υψηλή ενεργειακή κλάση, µικρό µέγεθος (ίσα-ίσα για τις ανάγκες) και αν µπορούµε επιλέγουµε ψυγείοdc. Φούρνοι µικροκυµάτων. Είναι οι µόνοι φούρνοι που ενδείκνυνται γι αυτόνοµα συστήµατα. Εστίες αερίου ή ξύλου πρέπει να θεωρούνται εναλλακτικές επιλογές. Πλυντήρια πιάτων. Χρησιµοποιούµε αυτά που συνδέονται σε ζεστό και κρύο νερό καθώς καταναλώνουν περίπου 30% λιγότερη ενέργεια από αυτά που συνδέονται αποκλειστικά σε κρύο και έχουν εσωτερική αντίσταση. Συστήµατα ψυχαγωγίας. Αν και οι τηλεοράσεις, τα συστήµατα ήχου, videos κλπ έχουν χαµηλή κατανάλωση καλό είναι α επιλέγουµε συσκευές υψηλής ενεργειακής απόδοσης καθώς µπορεί να χρησιµοποιούνται για µακρά χρονικά διαστήµατα. Συσκευές κουζίνας. Η κουζίνα αποτελεί κυριολεκτικά έναν εφιάλτη σις επιλογές. Βραστήρες, τοστιέρες, πλυντήρια πιάτων, φούρνοι µικροκυµάτων, ραδιόφωνα, ασύρµατα τηλέφωνα κλπ. Αν υπάρχει πετρελαιογεννήτρια για υποστήριξη του συστήµατος καλό είναι τα µεγάλα φορτία να λειτουργούν σε συγχρονισµό µε τη γεννήτρια. Συσκευές µε ηλεκτροκινητήρες που απαιτούν υψηλά ρεύµατα εκκίνησης (5-6 φορές πάνω από την ονοµαστική ισχύ) δεν πρέπει να τροφοδοτούνται µέσω µετατροπέα, αλλά απ ευθείας, από τη γεννήτρια. Υπάρχουν µετατροπείς που µπορούν να χειριστού υψηλά ρεύµατα αλλά και από αυτούς κλό είναι να χρησιµοποιούνται µόνο µετατροπείς καθαρά ηµιτονοειδούς καµπύλης. 4. Σχεδιασµός ενός αυτόνοµου συστήµατος Ο σχεδιασµός του αυτόνοµου συστήµατος περιλαµβάνει τα παρακάτω βήµατα: 4.1 Προσδιορισµός Φορτίου Για την εκτίµηση του αναγκαίου φορτίου είναι χρήσιµη η συµπλήρωση ενός πίνακα όπως ο παρακάτω για κάθε µήνα καθώς υπάρχει διαφοροποίηση από µήνα σε µήνα (ειδικά ανάµεσα σε χειµερινούς και θερινούς): Μήνας έτους α/α ΙΑΝΟΥΑ ΡΙΟΣ Συσκευή ΙΑΝΟΥΑΡΙ ΟΣ Αριθµόςόµοι ωνσυσκευώ ν ΙΑΝΟΥΑΡΙ ΟΣ Ισχύςσυσκε υής Watt. % Συνολικ ήισχύς Watt Ηµερήσι α χρήσησυ Μηνιαία κατανάλω σησυσκευ 6

Μήνας έτους ΙΑΝΟΥΑ ΡΙΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙ ΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙ ΟΣ. % σκευών (ώρες) ών (kwh) 1 Φώτα 6 11 66 6 12,3 Τηλεόρα 2 ση 1 300 300 6 55,8 3 Τοστιέρα 1 1200 1200 1 37,2 ΣΥΝΟΛ Ο 1566 13 100,3 Πίνακας 1: Προσδιορισµός φορτίου. Πηγή: ιδάσκων (2015). Ο υπολογισµός του φορτίου µπορεί να γίνει και σε εβδοµαδιαία βάση καθώς τα Σαββατοκύριακα η κατανάλωση µπορεί να διαφέρει σηµαντικά. Σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να είµαστε όσο πιο ακριβείς µπορούµε. Η ισχύς κάθε συσκευής δίνεται από τον κατασκευαστή. Ενδεικτικά παρατίθενται κάποια παραδείγµατα. * Συσκευές µε επαγωγικούς κινητήρες (*) µπορεί να χρειάζονται 3 µε 7 φορές την αναφερόµενη ισχύ στην εκκίνηση. Πίνακας2: Παράδειγµα συσκευής από τον κατασκευαστή. Πηγή: ιδάσκων (2015). 4.2 Προσδιορισµός προσφερόµενης ενέργειας Αν υποθέσουµε ότι το σύστηµά µας χρησιµοποιεί φωτοβολταϊκά και Α/Γ θα πρέπει κατ αρχάς να γνωρίζουµε τη διαθεσιµότητα της ηλιακής ακτινοβολίας αλλά και το 7

διαθέσιµο αιολικό δυναµικό. Η αναζήτηση των στοιχείων αυτών µπορεί να γίνει µε πάρα πολλούς τρόπους. Ένας από αυτού είναι η ανεύρεση κατ αρχάς των γεωγραφικών συντεταγµένων του τόπου µέσα από ιστότοπους όπως http:/ /www.heavens-above.com., http://www.astrothesaurus.gr/taxonomy/term/32 και σε δεύτερη φάση µέσα από αυτές τις συντεταγµένες των απαραίτητων µετεωρολογικών µεγεθών για τους υπολογισµούς µας. Πολύ χρήσιµος στη φάση αυτή είναι ο ιστότοπος http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/ που δίνει ένα πλήθος στοιχείων. Αν υποθέσουµε ότι επιλέξαµε την Κοζάνη (γεωγραφικές συντεταγµένες από προηγούµενη άσκηση). Η προσπίπτουσα ηµερήσια ακτινοβολία (µέση µηνιαία τιµή) για διάφορες κλίσεις (kwh/m 2 /day) δίνεται από τον παρακάτω πίνακα. Κλίσ η Ιαν Φε β Μα ρ Απ ρ Μαι Ιου ν 1.9 2.6 3.7 4.5 5.4 6.5 6.5 5.7 4.4 3.0 1.9 1.5 0 3 1 3 1 0 7 7 9 2 5 7 4 2.8 3.4 4.3 4.7 5.3 6.3 6.4 6.0 5.0 3.8 2.7 2.3 25 5 1 8 5 6 4 1 0 4 7 5 0 3.2 3.6 4.4 4.5 4.9 5.7 5.8 5.7 5.0 4.1 3.0 2.5 40 1 6 8 9 9 8 9 1 7 1 4 9 3.3 3.7 4.3 4.2 4.4 4.9 5.0 5.1 4.8 4.1 3.1 2.7 55 9 2 5 3 0 4 8 4 4 3 6 5 3.0 3.0 3.2 2.7 2.5 2.6 2.7 3.0 3.4 3.3 2.7 2.5 90 7 9 4 4 6 1 3 8 0 4 8 2 Πίνακας3: Προσπίπτουσα ηµερήσια ακτινοβολία (µέση τµηνιαία τιµή) για διάφορες κλίσεις. Πηγή: ιδάσκων (2015). Ιου λ Αυ γ Σε π Οκτ Νο ε εκ Μέσ η ετήσι α 4.01 4.46 4.43 4.18 2.93 Είναι αξιοσηµείωτο πόσο βοηθά η αλλαγή κλίσης στη βέλτιστη εκµετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας κάτι που ενδεχοµένως πρέπει να ληφθεί υπόψη. Αντίστοιχα η µέση µηνιαία ταχύτητα του αέρα (m/s) σε ύψος 50 m δίνεται από τον παρακάτω πίνακα. Ιαν Φεβ Μα ρ Απρ Μαι Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε εκ 4.3 4.4 3.8 3.4 3.3 3.5 3.6 3.5 3.8 4.19 0 7 5 8 6 9 4 1 4 Πίνακας 4:η µέση µηνιαία ταχύτητα του αέρα (m/s) σε ύψος 50 m. 4.1 9 4.5 0 Μέση ετήσι α 3.90 Πηγή: ιδάσκων (2015). Καλό βέβαια είναι να γνωρίζουµε την ταχύτητα του αέρα (m/s) στο ύψος της πλήµνης της ανεµογεννήτριας (αναγωγή στο επιθυµητό ύψος, δες προηγούµενη άσκηση). 8

Αυτά τα µετεωρολογικά στοιχεία θα τα χρησιµοποιήσουµε για να εκτιµήσουµε τι θα µας δώσουν οι συγκεκριµένες διατάξεις που θα χρησιµοποιήσουµε, σε µηνιαία βάση. Οι κατασκευαστές δίνουν τέτοιες εκτιµήσεις όπως για παράδειγµα ο κατασκευαστής της ανεµογεννήτριας του εργαστηρίου δίνει για τα µοντέλα ανεµογεννητριών Whisper 600, 1000 και 3000, την µηνιαία παραγόµενη ενέργεια. Μέση ταχύτητα 600 1000 3000 ανέµου 3.5 m/s (8mph) 30 50 150 4.0 m/s (9mph) 50 80 240 4.5 m/s (10mph) 70 120 350 5.0 m/s (11mph) 90 150 450 5.5 m/s (12mph) 110 190 520 6.0 m/s (8mph) 140 240 660 Πίνακας 5: Μηνιαία παραγόµενη ενέργεια. Πηγή: ιδάσκων (2015). Θα πρέπει να προσδιορίσουµε βέβαια και το επιθυµητό επίπεδο κάλυψης των αναγκών µας από ανανεώσιµες µορφές (στην περίπτωση που το σύστηµα υποστηρίζεται και από συµβατική πηγή). Μία µέση κάλυψη τουλάχιστον 60% των αναγκών µας είναι επιθυµητή. εν πρέπει να µας διαφεύγει ότι ένα ποσοστό περίπου 20% της µεταφερόµενης ενέργειας αναµένεται να χαθεί σαν απώλειες µπαταριών, γραµµών µεταφοράς και του µετατροπέα (αν χρησιµοποιηθεί). Με βάση την συλλογιστική αυτή καταλήγουµε στη επιλογή του τύπου και του αριθµού των διατάξεων που θα συγκροτήσουν την πηγή ενέργειας. 4.3 Μπαταρίες Οι απαιτήσεις σε φορτίο σπάνια συγχρονίζονται µε την παραγωγή ενός Φ/Β ή µιας ανεµογεννήτριας που επηρεάζονται από καιρικά φαινόµενα. Για αυτό το λόγο χρησιµοποιούµε µπαταρίες. Το DC που παράγεται από ένα Φ/Β φορτίζει µπαταρίες µέσω ενός solar charge controller βασική λειτουργία του οποίου είναι να διατηρεί τις µπαταρίες πλήρως φορτισµένες, χωρίς όµως αυτές να υπερφορτίζονται και ταυτόχρονα αποτρέπει την εκφόρτιση προς τα Φ/Β (π.χ. τη νύχτα). Αυτό επιτυγχάνεται µε την παρακολούθηση της τάσης της µπαταρίας. Οποιαδήποτε DC συσκευή συνδέεται στην µπαταρία πρέπει να ασφαλίζεται. Οποιαδήποτε AC συσκευή τροφοδοτείται από inverter που συνδέεται απ ευθείας στις µπαταρίες. Αλλά και η Α/Γ που συνήθως παράγει AC, µέσω ενός rectifier φορτίζει τις µπαταρίες µε συνεχές ρεύµα. Επειδή οι άσχηµες καιρικές συνθήκες µπορεί να διαρκούν για µέρες οι µπαταρίες πρέπει να ανέχονται συνεχείς αλλά και µεγάλες εκφορτίσεις (και αντίστοιχα φορτίσεις). Μπαταρίες που µπορούν να αντέξουν σε τέτοιες συνθήκες λειτουργίας είναι γνωστές µε την ονοµασία µπαταρίες βαθείας εκφόρτισης. Αποδοτικότητα αµπερωρίων µπαταρίας. Η αποδοτικότητα σε αµπερώρια Ah µιας µπαταρίας περιγράφει τη σχέση των Ah που εισέρχονται στην µπαταρία και των Ah που εξέρχονται. Σε ιδανικές συνθήκες µια 9

καινούργια µπαταρία βαθείας εκφόρτισης εχει αποδοτικότητα 90%. Η επιλογή της κατάλληλης µπαταρίας γίνεται µε βάση: τη χωρητικότητα. τους κύκλους ζωής. τιµή / απόδοση. διαστάσεις και όγκος. αποδοτικότητα σε αµπερώρια. ρυθµό αυτοεκφόρτισης. εγκατάσταση κατακόρυφα ή οριζόντια. περιβάλλον γειτνίαση χώρου τοποθέτησης µε ευαίσθητο περιβάλλον. Η χωρητικότητα της µπαταρίας µετράται σε αµπερώρια (Ah). Για τον προσδιορισµό της απαιτείται να γνωρίζουµε κατ αρχάς το φορτίο που θέλουµε να καλύψουµε και την υστέρηση προσφοράς που υπάρχει (γιατί τότε εκφορτίζονται οι µπαταρίες). Βρίσκουµε λοιπόν τον δυσκολότερο µήνα δηλαδή αυτόν για τον οποίο υπάρχει µέγιστη διαφορά ζήτησης και προσφοράς σε kwh. Υπολογίζουµε την ηµερήσια απαίτηση π.χ 1.3 kwh. ιαιρώντας µε την τάση της µπαταρίας βρίσκω τα αµπερώρια που χρειάζοµαι για µια ηµέρα ώστε χωρίς καθόλου προσφορά ενέργειας να καλύψω επιτυχώς τις ανάγκες µου για µία ηµέρα. Το µέγεθος όµως της µπαταρίας προσδιορίζεται από τις ηµέρες αποθήκευσης που χρειάζονται για περίοδο πολύ µικρής ή και µηδενικής παραγωγής. Ο πρακτικός κανόνας είναι 2 µε 4 µέρες αν υπάρχει συµβατικό σύστηµα σαν εφεδρεία, ή 4 µε 6 µέρες αν δεν υπάρχει κάτι τέτοιο οπότε και θα περικοπεί η κατανάλωση όταν µειωθεί η παραγωγή. Υποθέτοντας λοιπόν ότι υπάρχει συµβατικό σύστηµα και ότι µου αρκούν 3 ηµέρες αποθήκευσης για µια τυπική µπαταρία 24 volts, η απαιτούµενη χωρητικότητα είναι (1,300 watt hours x 3)/24 = 162.5 Ah. Οι προδιαγραφές των µπαταριών όµως συνιστούν η µπαταρία να εκφορτίζεται έως και 50 %. Αυτό σηµαίνει ότι η συνιστώµενη χωρητικότητα µπαταριών είναι τουλάχιστον 325 Ah (162.5 x 2) (στρογγυλοποιώντας προς τα πάνω). Φυσικά στην αγορά δεν υπάρχει ότι εµείς θέλουµε και θα πρέπει να επιλέξουµε τετοιο µέγεθος αριθµό και συνδεσµολογία για να επιτύχουµε το επιθυµητό αποτέλεσµα. Μπαταρίες συνδεόµενες εν σειρά προστίθενται σε τάση ενώ µπαταρίες (ή συστοιχίες τους) συνδεόµενες παράλληλα προστίθενται σε χωρητικότητα. Για το προηγούµενο παράδειγµα προµηθευόµαστε µπαταρία των 6V και χωρητικότητας 200amp-hour. Ενώνοντας 4 εν σειρά έχουµε µία συστοιχία 24V και χωρητικότητας 200 Ah και ενώνοντας δύο τέτοιες συστοιχίες παράλληλα καταλήγουµε σε ένα σύνολο 24V και χωρητικότητας 400amp-hour, που καλύπτει την απαίτηση των 3 ηµερών. Στην περίπτωση 5 ηµερών το αποτέλεσµα θα ήταν (1,300 watthoursx 5)/24 Χ 2 = 541,67 Ah και θα θέλαµε 3 συστοιχίες των 4 µπαταριών (σύνολο 24V και χωρητικότητας 600amp-hour). 5. Παράδειγµα Αυτόνοµου Φ/Β Συστήµατος Ένα τυπικό Φ/Β σύστηµα 2KW θα µπορούσε να αποτελείται από: a) 10 x Kyocera 200 Watt Φ/Β Panels, 24V. 10

b) 2 x DC διακόπτες. c) 1 Inverter (48 volt, 4000 watt DC-AC inverter). d. 12 x µπαταρίες (χωρητικότητας 110 amp hour). Η παραγόµενη ισχύς των 2000W αποθηκεύεται σε 12 µπαταρίες και µετατρέπεται σε 240V AC µέσω του inverter των 48V. Μπορεί να τροφοδοτήσει: χαµηλής ισχύος φωτισµό. Stereo, tuner, CD και DVD player. µικρό ψυγείο. TV και VCR. computer, printer, και scanner. βραστήρα. φούρνο µικροκυµάτων. Τοστιέρα. ηλεκτρική σκούπα. 6. ΕΞΑΣΚΗΣΗ ιαστασιολογείστε σύστηµα µπαταριών 48 Volt για 5 ηµέρες µε απαιτηση φορτίου, κάλυψη, τάση µπαταριών όπως αυτές φαίνονται στον επόµενο πίνακα επώνυµο Μηνιαίο φορτίο kwh όνοµα Ταση µπαταριών αγοράς Volt 2 ο γράµµα επωνύµου Χωρητικότητα Μπαταριών αγοράς Α - 220 Α - 12 Α - 100 Ε - Κ 250 Ε - Κ 24 Ε - Κ 100 Λ - Π 300 Λ - Π 48 Λ - Π 200 Σ - Ω 240 Σ - Ω 12 Σ - Ω 200 Πίνακας6: εδοµένα άσκησης. Πηγή: ιδάσκων (2015). Ah 7. Παράρτηµα ΣηµείωµαΑναφοράς. CopyrightΤΕΙ υτικήςμακεδονίας, ΤαουσανίδηςΝίκος. «Εργαστήριο ήπιων µορφών ενέργειας». Έκδοση: 1.0. Γρεβενά 2012. ιαθέσιµο από τη δικτυακή διεύθυνση: URL. 11

Σηµείωµα Αδειοδότησης. Το παρόν υλικό διατίθεται µε τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εµπορική Χρήση Παρόµοια ιανοµή 4.0 [1] ή µεταγενέστερη, ιεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράµµατα κ.λ.π., τα οποία εµπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται µαζί µε τους όρους χρήσης τους στο «Σηµείωµα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εµπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαµβάνει άµεσο ή έµµεσο οικονοµικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανοµέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαµβάνει οικονοµική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανοµέα του έργου και αδειοδόχο έµµεσο οικονοµικό όφελος (π.χ. διαφηµίσεις) από την προβολή τουέργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος µπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιµοποιεί το έργο για εµπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. ιατήρηση Σηµειωµάτων. Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συµπεριλαµβάνει: το Σηµείωµα Αναφοράς. το Σηµείωµα Αδειοδότησης. τη δήλωση ιατήρησης Σηµειωµάτων. το Σηµείωµα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). µαζί µε τους συνοδευόµενους υπερσυνδέσµους. 12