Μελέτη πλήρους ενεργειακής αυτονόμησης κατοικίας με ηλιοθερμικό σύστημα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας

Ιακωβίδης, Μάριος-Βασίλειος

Study of complete energy autonomy of a house with a solar-thermal electricity supply system

Διπλωματική εργασία

Author

Ιακωβίδης, Μάριος-Βασίλειος

Date

2023-03-14

Advisor

Papakitsos, Evangelos

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ_ΕΡΓΑΣΙΑ_ΤΜΒΣΠ_2023_ΙΑΚΩΒΙΔΗΣ.pdf (1.911Mb)

Keywords

Ηλιοθερμικά συστήματα ; Κύκλο Stirling ; Ηλιακή ενέργεια ; Μηχανή Stirling ; Υβριδικά συστήματα ; Μπαταρίες

Abstract

Οι κινητήρες Stirling είναι ένας τύπος θερμικής μηχανής που λειτουργεί με κυκλική θέρμανση και ψύξη ενός αερίου, συνήθως αέρα ή ηλίου, σε ένα κλειστό σύστημα για την παραγωγή μηχανικής εργασίας. Εφευρέθηκαν για πρώτη φορά από τον αιδεσιμότατο Ρόμπερτ Στέρλινγκ στις αρχές του 19ου αιώνα, ως εναλλακτική λύση στις αναποτελεσματικές ατμομηχανές της εποχής. Οι κινητήρες Stirling θεωρούνται συχνά μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για τους κινητήρες εσωτερικής καύσης και άλλους παραδοσιακούς κινητήρες θερμότητας, καθώς είναι εξαιρετικά αποδοτικοί, αθόρυβοι και μπορούν να λειτουργούν με οποιαδήποτε εξωτερική πηγή θερμότητας, συμπεριλαμβανομένης της ηλιακής ενέργειας, της βιομάζας και της απορριπτόμενης θερμότητας. Έχουν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές, από την τροφοδοσία γεννητριών ηλεκτρικής ενέργειας έως τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης, και συνεχίζουν να αποτελούν αντικείμενο συνεχούς έρευνας και ανάπτυξης. Παρά τα πιθανά πλεονεκτήματά τους, ωστόσο, οι κινητήρες Stirling δεν έχουν ακόμη επιτύχει ευρεία εμπορική επιτυχία και παραμένουν μια εξειδικευμένη τεχνολογία στις περισσότερες βιομηχανίες. Εκμεταλλευόμενοι το ηλιακό δυναμικό, τα συγκεντρωτικά ηλιακά συστήματα θερμαίνουν ένα υγρό με σκοπό την παραγωγή ενέργειας. Στη διπλωματική αυτή θα γίνει μελέτη χρήσης κατόπτρου για τη συγκέντρωση της ηλιακής ενέργειας, μίας μηχανής Stirling Eurodish και μίας μπαταρίας μόλυβδου-οξέος για την αποθήκευση της ενέργειας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ικανοποιητική παραγωγή ενέργειας για μία οικία 100 τ.μ. στην Αττική, με πλεόνασμα ενέργειας το οποίο μπορεί να διοχετεύεται στο δίκτυο.

Abstract

Stirling engines are a type of heat engine that works by circular heating and cooling of a gas, usually air or helium, in a closed system for the production of mechanical work. They were firstly invented by the Reverend Robert Sterling in the early 19th century, as an alternative to the inefficient locomotives (/steam engines) of the time. Stirling engines are often considered a promising alternative to internal combustion engines and other traditional heat engines, as they are highly efficient, quiet and can work on any external heat source, including solar energy, biomass and waste heat. They have been used in various applications, from powering electricity generators to heating and cooling systems, and continue to be the subject of continuous research and development. Despite their potential advantages, however, Stirling engines have not yet achieved widespread commercial success and remain a specialized technology in most industries. Taking advantage of the solar potential, concentrated solar systems heat a liquid to produce energy. This dissertation will study the use of a mirror to concentrate solar energy, a Stirling Eurodish engine, and a lead-acid battery to store the energy. The results show satisfactory energy production for a house of 100 sq.m. in Attica, with surplus energy that can be fed into the grid.