Μελέτη της γήρανσης φωτοβολταίκών πλαισίων και εκτίμηση της ηλεκτρικής υποβάθμισης αυτών

Abstract

Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία αναφέρεται στα φαινόμενα γήρανσης των Φ/Β πλαισίων που βρίσκονται στο χώρο του εργαστηρίου Α.Π.Ε Τεχνολογικού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος Δυτικής Ελλάδας. Τα Φ/Β πλαίσια είναι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας οι οποίες είναι βασισμένες στο Ήλιο καθώς αποτελεί την μόνη πηγή ενέργειας τους και είναι ο μοναδικός στην Γη που εκπέμπει ηλιακή ακτινοβολία. Η κατασκευή , η ανάπτυξη, η λειτουργία και η γήρανση των Φ/Β πλαισίων αναπτύσσεται και αναλύεται σε οκτώ κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύεται η ηλιακή ακτινοβολία , οι κατηγορίες στις οποίες χωρίζεται , η ηλιακή ακτινοβολία σε κεκλιμένο επίπεδο και στιγμιαίος συντελεστής μετατροπής . Αναλύονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά , δίνεται ο ορισμός τους , το φάσμα ηλιακής ακτινοβολίας , τα συστήματα προσδιορισμού του χρόνου και οι διαφορές τους .Επίσης αναλύονται τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των οργάνων μέτρησης της ακτινοβολίας που χρησιμοποιήθηκαν για την διεκπεραίωση του παρόν πειράματος , πυρανόμετρο , ηλιακός συλλέκτης ηλιακής ακτινοβολίας και στεφάνη. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται ο ορισμός του Φ/Β φαινομένου και η λειτουργία του καθώς και η λειτουργία της Φ/Β τεχνολογίας. Αναλύονται οι τύποι Φ/Β συστημάτων ,μονοκρυσταλλικός , πολυκρυσταλλικός , άμορφο και λεπτού υμένα , η συνδεσμολογία τους και τέλος τα μέρη από τα οποία αποτελείται ένα Φ/Β στοιχείο. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του Φ/Β πλαισίου με τις μαθηματικές εξισώσεις τους , το ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα Φ/Β κυψελίδας , οι εσωτερικές αντιστάσεις σε σειρά (Rs) και παράλληλα (Rs) οι οποίες επηρεάζουν το Φ/Β σύστημα καθώς δημιουργούν απώλειες . Γίνεται ανάλυση της χαρακτηριστικής καμπύλης I-V για την εύρεση ηλεκτρικών χαρακτηριστικών , αναλύονται οι παράγοντες επηρεασμού της συμπεριφοράς του Φ/Β ,οι τυπικές συνθήκες λειτουργίας των Φ/Β στοιχείων (STC) και η μετατροπή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των Φ/Β στοιχείων σε συνθήκες STC ,η επίδραση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στην χαρακτηριστική καμπύλη I-V και η επίδραση της V_OC και της θερμοκρασίας στην χαρακτηριστική καμπύλη I-V. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται η γήρανση των Φ/Β συστημάτων και τα φαινόμενα γήρανσης . Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η πειραματική διαδικασία η οποία πραγματοποιήθηκε στον Εργαστηριακό χώρο του ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδος , αναφέρεται ο σκοπός του πειράματος , οι συνθήκες υπό τις οποίες πραγματοποιήθηκε το πείραμα για να είναι οι τιμές σωστές και αληθής ,οι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν το πείραμα . Η πειραματική διαδικασία αναλύεται βήμα προς βήμα και στην συνέχεια αναλύονται τα χαρακτηριστικά των οργάνων μέτρησης που χρησιμοποιήθηκαν για την εύρεση των χαρακτηριστικών καμπυλών I-V. Στο έκτο κεφάλαιο παρατείθονται και αναλύονται οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν στο πρόγραμμα MATLAB για την εύρεση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των Φ/Β πλαισίων. Στο έβδομο κεφάλαιο παρατείθονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων , με ανάλυση της χαρακτηριστικής καμπύλης I-V του κάθε Φ/Β πλαισίου , πίνακα χαρακτηριστικών τιμών STC κατασκευαστή και πίνακα που προέκυψε από την ανάλυση της χαρακτηριστικής καμπύλης I-V. Στο όγδοο κεφάλαιο αναλύεται η υποβάθμιση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών η οποία προκύπτει με την μετατροπή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών σε συνθήκες STC και στην συνέχεια με χρήση τύπων προκύπτει η γήρανση των Φ/Β πλαισίων. Στο ένατο κεφάλαιο αναφέρονται τα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν από το πείραμα , τις μετρήσεις και τον βαθμό υποβάθμισης των Φ/Β πλαισίων.