Μελέτη επίδρασης μερικής σκίασης στην ενεργειακή παραγωγή των φωτοβολταϊκών πλαισίων

Ηλίας, Λεωνίδας

Study of the partial shading effect on the energy production of photovoltaic modules

Διπλωματική εργασία

Author

Ηλίας, Λεωνίδας

Date

2021-07-15

Advisor

Kavadias, Kosmas

Ilias_45879.pdf (3.034Mb)

Keywords

Ηλιακή ενέργεια ; Φωτοβολταϊκά πλαίσια ; Ηλιακές εγκαταστάσεις ; Σκίαση ; Μερική σκίαση ; Δίοδοι παράκαμψης ; Φωτοβολταϊκές κυψέλες ; Φωτοβολταϊκά συστήματα ; Photovoltaic panels

Abstract

Τα φωτοβολταϊκά (φ/β) συστήματα έχουν μεγάλη εφαρμογή στη χώρα μας, χάρη στην άφθονη ηλιακή ενέργεια που είναι σε θέση να αξιοποιήσουν. Αποτελούνται από φωτοβολταϊκές κυψέλες, και διαθέτουν απαραίτητες συσκευές για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στόχος της εργασίας είναι να εξεταστεί ο βαθμός επίδρασης της σκίασης στην ενεργειακή παραγωγή Φ/Β πλαισίων που προκαλείται από εμπόδια – αντικείμενα που βρίσκονται πάνω ή γύρω από το πλαίσιο και επηρεάζουν τον βαθμό απόδοσής του. Η μελέτη αυτή θα οδηγήσει στην κατάλληλη αντιμετώπιση της μειωμένης απόδοσης και στην ανεύρεση τρόπων επίλυσης. Αρχικά, προσεγγίζονται η ηλιακή ενέργεια και ηλιακή γεωμετρία προκειμένου να υπολογιστεί -είτε μέσω της παρατήρησης είτε μέσω κατάλληλων προγραμμάτων- το μέγεθος και η διάρκεια της σκίασης που προκαλείται από συγκεκριμένα εμπόδια. Για τον λόγο αυτό, είναι απαραίτητη η εξέταση του χώρου εγκατάστασης για τον σχεδιασμό του φωτοβολταϊκού συστήματος. Μελετώνται, δηλαδή, και αξιολογούνται βασικές προϋποθέσεις εγκατάστασής των φ/β πλαισίων που σκοπό έχουν την αποφυγή σφαλμάτων. Αν και ο βασικός στόχος είναι η μέγιστη αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας, στην πράξη είναι ιδιαίτερα δύσκολο να επιτευχθεί μηδενική σκίαση σε αστικές και ημιαστικές τοποθεσίες. Επίσης, η μείωση της ενεργειακής απόδοσης εξαρτάται από τη διάρκεια της σκίασης μέσα στο χρόνο. Κατά συνέπεια, είναι απαραίτητη η μελέτη των τρόπων συνδεσμολογίας των φ/β πλαισίων και οι δυνατότητες που δημιουργούνται κάθε φορά αναφορικά με την αντιμετώπιση της ολικής και της μερικής σκίασης. Κι αυτό γιατί η σκίαση ποικίλει ως προς το μέγεθος και τον τρόπο επιρροής στο φ/β σύστημα. Αποτέλεσμα της έρευνας γύρω από τις ενεργειακές απώλειες των φ/β συστημάτων είναι η ανάπτυξη τεχνολογιών αντιμετώπισης, όπως είναι οι δίοδοι bypass.

Abstract

Photovoltaic (PV) systems have a high application in our country, due to the high solar energy that can be exploited. They are consisted of photovoltaic cells with the necessary devices for the conversion of electricity. The aim of this work is to examine the degree of effect of shading on the energy production of PV panels caused by obstacles that are located on or around PV panel and affect its efficiency. This study will solve the problem of reduced efficiency and finding solutions. First of all, the solar energy and geometry are approached by observation and suitable programs in order the size and the duration of the shade be defined. For this reason, differences in the use of the same installation are required for updating the PV system. Basic requirements of PV installation of PVs are studied for avoiding damages. Although, the basic goal is the maximum solar energy exebitation, in practice this is not possible, as it is particularly difficult to achieve zero shading in urban and suburban areas. In addition, the reduction of energy efficiency depends on the duration of shading over time. Therefore, it is necessary to study the ways of wiring the PV panels and the possibilities that are created each time regarding the treatment of total and partial shading. This is because shading varies in size and in how it affects the PV system. The result of research on the energy losses of PV systems is the development of control technologies, such as bypass diodes.