Λεπτομερής μελέτη για την επίπτωση της σκόνης στην απόδοση των φωτοβολταϊκών πλαισίων.

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του παράγοντα ρύπανσης με σκόνη που εμφανίζεται στα φωτοβολταϊκά πλαίσια. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι εκτεθειμένα σε εξωτερικούς χώρους και επηρεάζονται από τις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες είτε φυσικά φαινόμενα είτε ανθρώπινες παρεμβάσεις. Συγκεκριμένα η συσσωρευμένη ρύπανση προκαλεί μείωση της παραγόμενης ημερήσιας ηλεκτρικής ενέργειας σε σχέση με αυτή που θα απέδιδε αν η επιφάνεια ήταν καθαρή. Για τη μελέτη του φαινομένου αυτού δημιουργήθηκαν πειραματικές διατάξεις στο χώρο του εργαστήριο «Φωτοβολταϊκό Πάρκο» του ΤΕΙ Κρήτης ώστε να καταγραφούν οι απώλειες ενέργειας που οφείλονται στην ύπαρξη κόκκων σκόνης.Η πρώτη πειραματική διάταξη αποτελείται από δύο φωτοβολταϊκά πλαίσια τα οποία έχουν τοποθετηθεί στην ίδια κλίση και το ένα από τα δύο παραμένει μόνιμα καθαρό και το άλλο σε συνθήκες περιβάλλοντος. Τα δύο πλαίσια βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους ώστε να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια υπό τις ίδιες συνθήκες. Υπάρχει κατάλληλη μετρητική διάταξη η οποία καταγράφει την παραγόμενο ρεύμα βραχυκύκλωσης ημερησίως ώστε να γίνεται η μεταξύ τους σύγκριση. Η δεύτερη πειραματική διάταξη είναι μία συσκευή μέτρησης της ηλιακής ακτινοβολίας για δύο περιπτώσεις με σκόνη και χωρίς. Αυτό υλοποιείται με τη βοήθεια μηχανισμού κίνησης ο οποίος μεταφέρει ένα μετρητικό όργανο ηλιακής ακτινοβολίας πίσω από ένα λεπτό τζάμι. Το τζάμι έχει χωριστεί σε δύο κατάστασης όπου το μισό παραμένει μόνιμα καθαρό και το άλλο με τη σκόνη του περιβάλλοντος. Τέλος υπάρχει μία τρίτη διάταξη η οποία αποτελείται από μικρές γυάλινες επιφάνειες οι οποίες είναι εκτεθειμένες στον ίδιο χώρο με τις ίδιες συνθήκες. Αυτό έγινε για να μπορεί να παρατηρηθεί η σκόνη που επικάθεται επάνω στις επιφάνειες αν διαστήματα. Επίσης, έγιναν κάποιες προσπάθειες υπολογισμού της μάζας της σκόνης που επικάθεται.Η ανάλυση των μετρήσεων και τα συμπεράσματα που προέκυψαν για χρονικό διάστημα της παρούσας μελέτης δίνουν αξιόλογα αποτελέσματα και παράλληλα αφήνουν περιθώρια για την βαθύτερη μελέτη του φαινομένου. Η ρύπανση που επικάθεται στα πλαίσια αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα κυρίως για τα ξηρά κλίματα. Σε περιοχές με σπάνιες κατακρημνίσεις παρατηρείται συσσώρευση της σκόνης και οι απώλειες ενέργειας είναι εντονότερες.

The objective of this thesis is to study the soiling effect observed on photovoltaic panels. It is known that anything exists on PV module surface prevents the maximum electrical power is produced. The reason is that sun light is scattered and it cannot reach the PV cells that produce electricity. In this work three innovative experiments have been done in order to cover this phenomenon widely. The first experiment consists of two same type PV modules placed with the same angle. The first PV module is constantly clean and the second is free on soiling effect. There is digital device that measures there output current and temperature instantly, so it is able the comparison to be done. The second experiments is automatic device that has mechanical and electrical parts and it is able to move a solar cell under a thin glass. The glass simulates the PV module surface where the soiling effect takes place. The half glass is protected from soiling but the other is constantly uncovered. Therefore, the solar cell takes down measures for two cases of the soiling and clean glass surface. The scope of the last experiment was the soiling effect to be observed on small glass surfaces and simultaneously the mass of the soiling to be measured. The calculation are extremely difficult because the mass is very low and the glasses need constantly observation. The experiments provide useful results and can help significantly in power losses calculations. Power production and the losses are very important factors in designing PV systems because they are directly linked to the profit.