Επιδρασεις Σκιασης Και Ρυπανσης Στην Ενεργειακη Αποδοση Φωτοβολταϊκου Σταθμου

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη ορισμένων παραγόντων μείωσης της ενεργειακής απόδοσης φωτοβολταϊκών σταθμών, και συγκεκριμένα της σκίασης και της ρύπανσης. Στα πλαίσια της μελέτης αυτής, οι εν λόγω παράγοντες μοντελοποιήθηκαν και εν συνεχεία ενσωματώθηκαν σε ένα υπολογιστικό μοντέλο, μέσω της προγραμματιστικής γλώσσας Matlab. Το μοντέλο αυτό παρέχει μια εκτίμηση της ενεργειακής απόδοσης μιας φβ συστοιχίας, και κατ’ επέκταση ενός φβ σταθμού, σε ετήσια βάση.Αρχικά, γίνεται μια συνοπτική περιγραφή των παραγόντων μείωσης (derating factors) που επηρεάζουν τη διαθέσιμη από τα φβ πλαίσια ενέργεια. Στη συνέχεια προσδιορίζεται ένα γραμμικό μοντέλο για την πρόβλεψη των απωλειών ενέργειας που συντελούνται στα φβ συστήματα, εξαιτίας της συσσώρευσης ρύπων στην επιφάνεια των φβ πλαισίων. Το μοντέλο αυτό αποτελεί βελτίωση της κλασικής υπόθεσης ενός σταθερού παράγοντα απωλειών και προσεγγίζει τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας μειώνοντας τις απώλειες λόγω ρύπανσης στις βροχερές περιόδους και σταδιακά αυξάνοντας τες κατά τη διάρκεια άνυδρων περιόδων. Κατόπιν, παρατίθεται μια γεωμετρική ανάλυση του φαινομένου της σκίασης, στην οποία είναι πιθανό να υπόκεινται - σε μεγάλης κλίμακας φβ συστήματα όπως και σε άλλες περιπτώσεις με περιορισμένη έκταση εγκατάστασης - οι διατεταγμένες σε σειρές φβ συστοιχίες από γειτονικές τους σειρές κατά τη διάρκεια της ημέρας. Για την πληρέστερη ποσοτικοποίηση του εν λόγω φαινομένου διερευνάται η ηλεκτρική απόκριση των φβ συστοιχιών υπό συνθήκες μερικής σκίασης μέσω κατάλληλων προσομοιώσεων με το λογισμικό PSpice. Τα εξαγόμενα ποσοστά μείωσης της ηλεκτρικής ισχύος εξόδου εφαρμόζονται κατάλληλα στον κώδικα του ενεργειακού μοντέλου για την αποτίμηση της τελικής ενεργειακής παραγωγής. Τέλος, γίνεται εφαρμογή σε ένα συγκεκριμένο τυπικό φβ σταθμό μεγέθους 1MW και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αντίστοιχων προσομοιώσεων. Με βάση τα αποτελέσματα αυτά, προκύπτουν κάποια βασικά συμπεράσματα σχετικά με το μέγεθος της επίδρασης των υπό εξέταση παραγόντων στην ετήσια ενεργειακή απόδοση του φβ σταθμού.