Συντάχθηκε 27-09-2012 13:36
από Galateia Malandraki
Email συντάκτη: gmalandraki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: υπάλληλος ΑΡΜΗΧ.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΛΕΟΝΤΟΠΟΥΛΟΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ
με θέμα :
“ Προσομοίωση και Διαχείριση ενός Αυτόνομου Υβριδικού Συστήματος Ενέργειας, με χρήση Γραφικών Εργαλείων Υπολογισμού ”
“ Simulation and Management of an Autonomic Hybrid Energy System, using graphical tools Computation ”
Τρίτη 2 Οκτωβρίου 2012, ώρα : 13:00
137Π39, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Γεώργιος Σταυρακάκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης (μέλος)
Καθηγητής Γεώργιος Σταυρουλάκης (ΜΠΔ) (μέλος)
Περίληψη
Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μοντελοποίηση και προσομοίωση ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος παραγωγής ενέργειας, το οποίο καλείται υβριδικό σύστημα «φωτοβολταϊκού - κυψέλης καυσίμου υδρογόνου (PVFC)». Πρόκειται για ένα αυτόνομο σύστημα που προμηθεύει με ηλεκτρική ενέργεια το φορτίο-χρήστη, χωρίς να είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο. Ένα τέτοιου είδους αποκεντρωμένο σύστημα, συναντάται συνήθως σε απομακρυσμένες και δυσπρόσιτες περιοχές, δεδομένου ότι, το πλέγμα αξιοποίησης-χρήσης (δίκτυο) είναι δύσκολο να φτάσει τις περιοχές αυτές. Το σύστημα, αποτελείται από μία φωτοβολταϊκή γεννήτρια, μία κυψέλη καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEM), μία μονάδα ηλεκτρολύτη και μία μπαταρία. Το σύστημα είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να αποτελέσει μια λύση φιλική προς το περιβάλλον, αφού επιδιώκεται η μεγιστοποίηση της χρήσης ηλιακής ενέργειας. Η φωτοβολταϊκή γεννήτρια, που είναι η κύρια πηγή ενέργειας του συστήματος, δεν μπορεί να παράγει επαρκή ισχύ για να ικανοποιήσει το φορτίο ούτε κατά τη διάρκεια των νυχτερινών ωρών, ούτε και κάτω από συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες που θεωρούνται ακατάλληλες. Συνεπώς χρησιμοποιείται μια γεννήτρια κυψέλης καυσίμου για να ικανοποιήσει τις ενεργειακές ανάγκες στις περιπτώσεις που η φωτοβολταϊκή γεννήτρια δεν επαρκεί. Αυτή η κυψέλη καυσίμου, χρησιμοποιεί ως καύσιμο καθαρό υδρογόνο, το οποίο αντλείται από μια δεξαμενή αποθήκευσης υψηλής πίεσης. Το υδρογόνο αυτό, δεν προέρχεται από ορυκτά καύσιμα αλλά από έναν ηλεκτρολύτη, ο οποίος τροφοδοτείται από την περίσσεια ενέργεια που πιθανόν παράγει η φωτοβολταϊκή γεννήτρια κατά τη διάρκεια της ημέρας . Η μπαταρία, χρησιμοποιείται αφενός για εφεδρική αποθήκευση ενέργειας, αφετέρου για να εξασφαλίσει τη διαρκή ρύθμιση της τάσης του δικτύου. Το σύστημα είναι και βιώσιμο και φιλικό προς το περιβάλλον, καθώς δεν έχει απόβλητα, δεν προκαλεί ηχορύπανση και δεν είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο.
Αυτό το αυτόνομο σύστημα παραγωγής ενέργειας, βρίσκεται στα Χανιά της Κρήτης, τοποθεσία με χαρακτηριστικά υψηλή ηλιακή ακτινοβολία και μέση θερμοκρασία που αποτελούν ιδανικές συνθήκες για την παραγωγή ενέργειας μέσω φωτοβολταϊκών. Συν τοις άλλοις, η Κρήτη έχει πολλές απομακρυσμένες μη αστικές περιοχές, με χαμηλή πληθυσμιακή πυκνότητα, για τις οποίες το σύστημα μπορεί να αποτελέσει μια ικανοποιητική λύση στο πρόβλημα της ηλεκτροδότησης. Φυσικά, πολλά είναι αυτά που πρέπει να γίνουν ακόμα προς αυτήν την κατεύθυνση και κυρίως σε ότι αφορά τις κυψέλες καυσίμου, καθώς το κόστος αυτής της τεχνολογίας σήμερα, κάθε άλλο παρά ελκυστικό προς τον καταναλωτή μπορεί να θεωρηθεί.
H προσομοίωση του συστήματος, έγινε σε περιβάλλον Matlab/Simulink, κυρίως λόγω των δυνατοτήτων που προσφέρει, αλλά και της εύχρηστης και κατανοητής αναπαράστασης μαθηματικών μοντέλων και κανόνων λειτουργίας, από τα μοντέλα του Simulink. Το βασικό συμπέρασμα του πονήματος αυτού, είναι ότι η προσομοίωση του υπό εξέταση συστήματος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την απεικόνιση της πραγματικής λειτουργίας ενός τέτοιου συστήματος, σε τοποθεσία με χαρακτηριστικά που περιγράφηκαν. Αξίζει, επίσης, να σημειωθεί, ότι η εφαρμογή του Simulink, σχεδιάστηκε με τρόπο τέτοιο ώστε να είναι εύκολη η παραμετροποίηση, ώστε να μπορούν να εξεταστούν διαφορετικές δομές του συστήματος ή διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας (άλλες περιοχές). Το σύστημα παρουσίασε πολύ καλή συμπεριφορά κάτω από τις συνθήκες που εξετάστηκαν αλλά εξαιτίας του υψηλό κόστους του, δεν μπορεί ακόμα να αποτελέσει μια δημοφιλή επιλογή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο στο μέλλον, ύστερα από μακρά έρευνα τόσο στον τομέα των φωτοβολταϊκών όσο και στον τομέα των κυψελών καυσίμου, σίγουρα θα γίνει δημοφιλές και δεδομένου πάντα ότι θα είναι διαθέσιμες πιο οικονομικές και αποτελεσματικές πρώτες ύλες.
Λέξεις Κλειδιά : Αυτόνομο υβριδικό σύστημα παραγωγής ενέργειας, Φωτοβολταϊκή γεννήτρια, Κυψέλη καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, Ηλεκτρολύτης, Δεξαμενή αποθήκευσης υδρογόνου, Μπαταρία .
Συνημμένα:
-
Diplomatiki-Anakoinwsi-Leontopoulos.doc
Μεταφορτώσεις: 168,
Μέγεθος: 49 KB application/msword
