Επίδραση εποχιακής μεταβολής μετεωρολογικών παραγόντων (ηλιοφάνειας, θερμοκρασίας) και διάρκειας ημέρας στην επιλογή βέλτιστης γωνίας κλίσης σε σταθερά φωτοβολταϊκά πλαίσια

Κατσίγιαννης, Γεώργιος

The impact of seasonal variations in meteorological factors (sunlight, temperature) and daylight duration on the selection of the optimal tilt angle for fixed photovoltaic panels

Διπλωματική εργασία

Author

Κατσίγιαννης, Γεώργιος

Date

2023-09-28

Advisor

Tsekouras, George

Διπλωματική εργασία (3.669Mb)

ΔΗΛΩΣΗ.pdf (2.768Mb)

Keywords

Εποχιακή μεταβολή ; Μετεωρολογικοί παράγοντες ; Βέλτιστη γωνία κλίσης ; Φωτοβολταϊκά πλαίσια ; Ηλιακή γεωμετρία

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην εξερεύνηση της επίδρασης της εποχιακής μεταβολής μετεωρολογικών παραγόντων, όπως η ηλιοφάνεια, η θερμοκρασία και η διάρκεια ημέρας, στη βέλτιστη γωνία κλίσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων. Αρχικά, αναλύεται η σχέση ανάμεσα στους μετεωρολογικούς παράγοντες και την ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει στα φωτοβολταϊκά πάνελ. Ακολούθως, εξετάζεται η επίδραση αυτής της εποχιακής δυναμικής στη βέλτιστη γωνία κλίσης των πλαισίων, λαμβάνοντας υπόψη τη διαφοροποίηση των μετεωρολογικών συνθηκών. Με βάση αναλύσεις δεδομένων και επιστημονικά μοντέλα, πραγματοποιείται μια εμπεριστατωμένη εκτίμηση του τρόπου με τον οποίο η εποχιακή μεταβολή επηρεάζει τη βέλτιστη γωνία κλίσης, με έμφαση στις μεταβολές της ηλιοφάνειας, θερμοκρασίας και διάρκειας ημέρας, καθώς και στη συσχέτιση με το γεωγραφικό πλάτος. Από τη σχετική μελέτη προκύπτει ότι η βέλτιστη κλίση των φωτοβολταϊκών πάνελ στην περιοχή της Αθήνας είναι μια πολυπαραγοντική μεταβλητή, όπου πολλοί παράγοντες συνδυάζονται για να καθορίσουν την κατάλληλη γωνία κλίσης. Ακόμη, διαπιστώνεται ότι η ηλιοφάνεια και το γεωγραφικό πλάτος παίζουν σημαντικό ρόλο στον καθορισμό της βέλτιστης κλίσης.Στα πλαίσια εξασφάλισης αξιοπιστίας των δεδομένων και της σχετικής ανάλυσης, η παρούσα μελέτη ολοκληρώθηκε λαμβάνοντας υπόψη τις πιθανές μεταβολές που θα προκύψουν στα αποτελέσματα αν αποκλειστεί η επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, χρησιμοποιηθεί διαφορετικό μοντέλο ανάλυσης και θεωρητικές τιμές ηλιακής ακτινοβολίας.

Abstract

The present diploma thesis focuses on exploring the impact of seasonal variations in meteorological factors, such as sunlight, temperature, and daylight duration, on the optimal tilt angle of photovoltaic panels. Initially, the relationship between meteorological parameters and solar irradiance reaching the photovoltaic panels is analyzed. Subsequently, the effect of this seasonal dynamic on the optimal tilt angle of the panels is examined, taking into account the variations in meteorological conditions. Through data analysis and scientific modeling, a comprehensive assessment is conducted on how seasonal variations influence the optimal tilt angle, with emphasis on changes in sunlight, temperature, and daylight duration, as well as in correlation with latitude. The relevant study reveals that the optimal tilt of photovoltaic panels in the Athens region is a multifactorial variable, where multiple factors combine to determine the appropriate inclination angle. Moreover, it is observed that sunlight and latitude play an important role in determining the optimal slope. In the context of ensuring the reliability of the data and of the respective analysis, this study was completed taking into account the possible changes that would arise in the results if the effect of ambient temperature was excluded, a different analysis model and theoretical values of solar radiation were used.