Συντάχθηκε 29-11-2022 14:52
Ενημερώθηκε:
29-11-2022 15:13
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 141Π-36,141Π-37, Αίθουσα Συνεδριάσεων Σχολής ΗΜΜΥ
Έναρξη: 07/12/2022 14:00
Λήξη: 07/12/2022 16:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Διδακτορικών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ
ΙΩΑΝΝΗ ΜΑΝΔΟΥΡΑΡΑΚΗ
με θέμα
Ηλεκτρονικά Συστήματα για τη Διαχείριση Ενέργειας Φωτοβολταϊκών Στοιχείων
Electronic Systems for Energy Management of Photovoltaic Cells
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ε. Κουτρούλης (Επιβλέπων)
Καθηγητής Σ. Σίσκος (Τμήμα Φυσικής, Α.Π.Θ.)
Καθηγητής Γ. Σταυρακάκης
Καθηγητής Α. Δόλλας
Καθηγητής Γ. Καρυστινός
Αναπληρωτή Καθηγητής Σ. Ιωαννίδης
Αναπληρωτής Καθηγητής Φ. Κανέλλος
Περίληψη
Η επέκταση των αγορών για προηγμένες εφαρμογές συλλογής ενέργειας φωτοβολταϊκών (Φ/Β) στοιχείων εξαρτάται από τη χρήση μεθόδων διαχείρισης ενέργειας και ηλεκτρονικών συστημάτων που εφαρμόζουν αποτελεσματικές διαδικασίες για τη μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας. Η έρευνα που παρουσιάζεται σε αυτή τη διδακτορική διατριβή είναι το αποτέλεσμα ανταπόκρισης σε τέτοιου είδους ανάγκες, παρουσιάζοντας καινοτόμες τεχνικές που στοχεύουν στη διευκόλυνση της διαχείρισης ενέργειας στα Φ/Β συστήματα και στα έξυπνα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας γενικότερα.
Κύριος στόχος αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας σειράς καινοτόμων ηλεκτρονικών συστημάτων που μπορούν να εφαρμοστούν είτε ως μεμονωμένες προσεγγίσεις για να εξυπηρετήσουν τον προαναφερθέντα σκοπό, είτε για να επιτρέψουν κατά τον συνδυασμό τους τη δημιουργία ολοκληρωμένων λύσεων χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, χαμηλής πολυπλοκότητας και χαμηλού κόστους και οι οποίες επιτρέπουν την ενσωμάτωσή τους είτε σε μία Φ/Β κυψέλη, είτε σε ένα σύνολο Φ/Β κυψελών. Σκοπός είναι να ενισχυθεί η δυνατότητα ελέγχου του συνολικού συστήματος, να βελτιωθεί η απόδοση ισχύος του και να αυξηθεί ο όγκος των πληροφοριών που λαμβάνονται από κάθε εμπλεκόμενη μονάδα, αντί να μοιράζονται συγκεντρωτικές τιμές δεδομένων τηλεμετρίας. Αυτό οδηγεί σε αναβάθμιση των υπηρεσιών συντήρησης, επιταχύνοντας τη διάγνωση βλαβών, απλοποιώντας τη δυνατότητα επιδιορθώσεων και ελαχιστοποιώντας τo κόστος που προκύπτει λόγω παύσης λειτουργίας του Φ/Β συστήματος.
Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή παρουσιάζονται νέα ηλεκτρονικά συστήματα για:
- τη μεγιστοποίηση της ισχύος που παράγεται από τα Φ/Β στοιχεία,
- την διαχείριση της ενέργειας που παράγεται από Φ/Β στοιχεία,
- την παρακολούθηση της λειτουργίας κατανεμημένων Φ/Β πηγών ενέργειας,
- τον έλεγχο της λειτουργίας κατανεμημένων Φ/Β πηγών ενέργειας.
Έχουν αναπτυχθεί πειραματικά πρωτότυπα των προτεινόμενων ηλεκτρονικών συστημάτων διαχείρισης ενέργειας και η επιτυχής λειτουργία τους έχει επικυρωθεί από πειραματικά αποτελέσματα.
Abstract
Expanding the markets for advanced photovoltaic (PV) energy harvesting applications depends on the use of power management methods and electronic systems that implement efficient processes to maximize power generation. The research presented in this PhD thesis is the result of a response to such demands, presenting novel techniques which aim at facilitating the energy management in PV systems and smart electricity grids in general.
The main target of this PhD thesis is to develop a series of novel electronic systems which can be applied either as single approaches to serve the aforementioned purpose, but also to allow for their combination to create low power consumption, low-complexity, and low-cost devices which can be embedded in either a PV cell or a set of PV cells. The goal is to enhance the controllability of the overall system, to improve its power efficiency, and to increase the amount of status information received by every unit involved, rather than sharing aggregated values of telemetry data. This also translates to a maintenance service upgrade by expediting any failure diagnosis, simplifying its serviceability and minimizing the costs arising due to the shutdown of the PV system.
In this PhD thesis, novel electronic systems are presented for:
- the maximization of the power produced by PV cells,
- the management of the energy produced by PV cells,
- the monitoring of distributed PV power sources,
- the control of the operation of distributed PV power sources.
Experimental prototypes of the proposed electronic energy management systems have been developed and their successful operation has been validated by experimental results.
