Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της απόδοσης και του κόστους μιας τυπικής αυτόνομης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης σε γεωργική καλλιέργεια χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκά πλαίσια. Στα πλαίσια αυτά, πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις, στο χώρο της ταράτσας του κτιρίου του τμήματος των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών με φωτοβολταϊκά πλαίσια πολυκρυσταλλικού πυριτίου, μονοκρυσταλλικού πυριτίου και CIS για πέντε μήνες (Οκτώβριο 2009-Φεβρουάριο 2010) και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις με φωτοβολταϊκά πλαίσια πολυκρυσταλλικού πυριτίου για έξη μήνες (Μάρτιο 2010-Αύγουστο 2010), επειδή επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον τύπο φωτοβολταϊκών πλαισίων. Οι μετρήσεις πραγματοποιούνταν μια φορά την εβδομάδα υπό διάφορες συνθήκες ακτινοβολίας και θερμοκρασίας και για κλίση 38o, με σκοπό να αποκτήσουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα της ενεργειακής τους συμπεριφοράς. Ο προσανατολισμός των πλαισίων ήταν πάντα προς το Νότο, ώστε να έχουμε περισσότερες ώρες ηλιοφάνειας, διότι η Ελλάδα είναι χώρα του βόρειου ημισφαιρίου. Συμπεράσματα βγήκαν για την επίδραση της θερμοκρασίας υπό σταθερή ακτινοβολία και της ακτινοβολίας υπό σταθερή θερμοκρασία για τα τρία πλαίσια. Λεπτομερέστερα, έγινε επιλογή και μελετήθηκε η συμπεριφορά και η αποδιδόμενη ενέργεια του πλαισίου πολυκρυσταλλικού πυριτίου. Με τη βοήθεια του προγράμματος PV*Sol, κάναμε μια μοντελοποίηση του χρησιμοποιούμενου συστήματος για να συγκρίνουμε μ' αυτή τα πειραματικά μας αποτελέσματα. Προτείναμε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση με πλαίσια πολυκρυσταλλικού πυριτίου για την άντληση νερού και άρδευση μιας γεωργικής έκτασης. Υπολογίσαμε το συνολικό κόστος της εγκατάστασης, αφού πρώτα δώσαμε λύσεις για μείωση του κόστους. Τέλος κάναμε μια απλή φωτοβολταϊκή εγκατάσταση για πρακτική εμπειρία, συνδέοντας το φωτοβολταϊκό πλαίσιο με ελεγκτή φόρτισης, μπαταρία και inverter / The objective of this diploma thesis is to calculate the efficiency and the cost of a typical photovoltaic installation in an agricultural cultivation using photovoltaic modules. Measurements of current and voltage have been realized on the roof of the building of the department of Electrical and Computer Engineering using a polycrystalline, a mono-crystalline and a CIS module during five months (October 2009-February 2010). Measurements of current and voltage have been also realized using a polycrystalline module during six months (March 2010-August 2010), as we have chosen to use this type of photovoltaic module. The measurements took place once a week and our goal was to obtain measurements under various conditions of radiation and temperature and at tilt angle of 38o so that we acquire enough knowledge on their energy behavior. The orientation of the module was always South, in order to gain more hours of sunlight, as Greece is a country of the northern hemisphere. Conclusions were extracted about the effect of temperature and solar radiation for the three modules. Moreover, it was selected and calculated the behavior and the energy yield of the polycrystalline module. By using the computer modeling system "PV*sol", we tried to simulate our photovoltaic system, in order to compare the measured results to the experimental. We proposed a photovoltaic installation using polycrystalline modules in order to pump water and irrigate an agricultural extent. We calculated the total cost of installation, after first we gave solutions for reduction of cost. Finally we made a simple photovoltaic installation for practical experience, connecting photovoltaic module with charge controller, battery and inverter.

Ο αγροτικός τομέας αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα οικονομικής και κοινωνικής συνοχής στην Ελλάδα, τόσο σε εθνικό όσο και σε περιφερειακό επίπεδο. Είναι ένας τομέας με μεγάλα περιθώρια αναπτύξεως, διότι η χώρα μας κατέχει σημαντικά συγκριτικά πλεονεκτήματα για την ανάπτυξή του. Για την ανάπτυξη του αγροτικού τομέα ακρογωνιαίο λίθο αποτελεί η οργανωμένη διαχείριση των καλλιεργειών. Ο κύριος παράγοντας για την ανάπτυξη των καλλιεργειών είναι η άρδευσή τους, και ακόμη περισσότερο ο βέλτιστος τρόπος άρδευσης. Σημαντικό ρόλο παίζει η εκπαίδευση των καλλιεργητών στην εξοικονόμηση νερού, για παράδειγμα σχετικά με τις ανάγκες σε χρόνο άρδευσης, τη ρύθμιση της ποσότητας νερού ανάλογα με το είδος της καλλιέργειας. Στην Ελληνική πραγματικότητα σε πολλές περιοχές δεν υφίσταται υποδομή της ΔΕΗ, και αυτός είναι ένας από τους βασικούς λόγους για τον οποίο οι καλλιεργητές χρησιμοποιούν πατροπαράδοτους τρόπους για την άρδευση, όπως τα αυλάκια, οι λεκάνες και διαδικασίες που στηρίζονται στη χρήση πετρελαίου. Οι συγκεκριμένοι τρόποι έχουν αρνητικές περιβαλλοντικές και οικονομικές επιπτώσεις. Σκοπός αυτής της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι οικονομοτεχνικής αξιολόγησης συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την άρδευση γεωργικών εκτάσεων στο Θεσσαλικό κάμπο με τη χρήση φωτοβολταϊκών στοιχείων ή συστήματος Βιομάζας, σε μία περιοχή στην οποία δεν είναι συνδεδεμένη με το δίκτυο της ΔΕΗ. Το πρώτο στάδιο περιλαμβάνει µία γενική αναφορά στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ), στην ανάπτυξή τους και η χρήση τους στον Ευρωπαϊκό Χώρο. Σε δεύτερο στάδιο παρουσιάζονται πληροφορίες για την ηλιακή ενέργεια και τα φωτοβολταϊκά στοιχεία, σχετικά µε την κατασκευή, τη λειτουργία και τις εφαρμογές τους. Το τρίτο στάδιο αναπτύσσεται η έννοια της Βιομάζας, οι επιπτώσεις και οι προοπτικές της. Στο τέταρτο στάδιο γίνεται αναφορά στους τρόπους άρδευσης γεωργικών εκτάσεων και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτών. Το πέμπτο στάδιο αναφέρεται στη μεθοδολογία αξιολόγησης συστημάτων άρδευσης με την χρήση φωτοβολταϊκών και με τη χρήση συστήματος Βιομάζας. Στη συνέχεια ακολουθεί η παρουσίαση του προβλήματος, η πιλοτική εφαρμογή με τη χρήση διαφόρων παραδοχών και τα αποτελέσματα αυτών. Στο τέλος παραθέτονται τα συμπεράσματα. / The agricultural sector constitute an important factor for the economic and social cohesion of Greece, both at national and regional level. It is a sector, which has great growth margins, because our country holds major comparative advantages for development. The rational crop management is the cornerstone of agricultural sector. The optimal way of irrigation influence the crop growth. Grower have to be educated so as understand the importance to save water in the procedure of irrigation, for example how often they have to irrigate their crops, the amount of water considering the type of crop, et all.. In the Greek reality there are areas that have no electric power supply by the grid system, and this is one of the main reasons why irrigation is achieved using traditional ways such as furrows, basins and by fuel powered individual pumps. These ways have negative environmental and economic consequences. The aim of this graduate diploma thesis is the study of the financial and technical assessment of renewable energy systems for the irrigation of agriculture areas in Thessaly (Greece) using photovoltaic (PV) elements or biomass system, in an area which is not connected to the grid. In the first stage of the dissertation are presented a general introduction to the Renewable Energy Sources (RES), their development and their use in the European Area. In a second stage we proceed with the solar energy systems and the PV elements (construction, operation, applications and cost).. The third stage are mentioned the system of biomass, the impacts and prospects. Following we refer to the ways of farmland irrigation and their advantages/disadvantages. The whole irrigation problem is examined and alternative solutions are proposed. Finally, the results are presented and conclusions are drawn.

Στην παρούσα μελέτη εξετάζεται η δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης των επεξεργασμένων αστικών λυμάτων και ιλύος από Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων του νομού Αιτωλ/νίας σε γεωργικές εκτάσεις του νομού. Στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνεται μια εισαγωγή στην επαναχρησιμοποίηση των αστικών λυμάτων στην γεωργία. Περιγράφονται τα χαρακτηριστικά των λυμάτων, οι διεργασίες που συντελούνται στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων, τα κριτήρια ποιότητας που πρέπει να πληρούν τα λύματα (προκειμένου να χρησιμοποιηθούν για άρδευση). Αναλύονται τα αγρονομικά κριτήρια και τα κριτήρια για την διασφάλιση της δημόσιας υγείας, που πρέπει να τηρούν τα επεξεργασμένα λύματα, ώστε να εφαρμόζονται στα εδάφη με ασφάλεια. Επίσης, στο πρώτο μέρος αναλύονται τα κριτήρια επιλογής θέσεων για την εφαρμογή των λυμάτων, καθώς και το νομοθετικό πλαίσιο που ισχύει στην Ελλάδα σχετικά με την επαναχρησιμοποίηση. Τέλος, γίνεται μια επισκόπηση της διεθνούς πρακτικής σχετικά με την επαναχρησιμοποίηση και περιγράφεται και η κατάσταση που επικρατεί στον Ελλαδικό χώρο. Στο δεύτερο μέρος γίνεται αναφορά στους υδατικούς πόρους του νομού Αιτωλ/νίας. Περιγράφεται το υδατικό δυναμικό του νομού Αιτωλ/νίας, οι ανάγκες νερού για διάφορες χρήσεις στον νομό, καθώς και οι υποδομές δικτύων άρδευσης σην Αιτωλ/νία. Το τρίτο μέρος αναφέρεται στην χρήση της ιλύος στην γεωργία. Γίνεται περιγραφή των χαρακτηριστικών της λυματολάσπης, του νομικού πλαισίου που ισχύει κατά την χρήση της στην γεωργία και τονίζονται τα κρίσιμα σημεία ελέγχου κατά την εφαρμογή της λάσπης στα γεωργικά εδάφη. Στο τέταρτο μέρος γίνεται η οριοθέτηση και η περιγραφή των περιοχών μελέτης και παρουσιάζεται ο τρόπος, με τον οποίο προσδιορίζονται οι καλλιεργούμενες εκτάσεις μέσα σε κάθε περιοχή μελέτης, ώστε στην συνέχεια να εκτιμηθούν οι υδατικές απαιτήσεις. Οι Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Αστικών Λυμάτων, που εξετάζονται στην παρούσα μελέτη, είναι αυτές των Δήμων Μεσολογγίου, Αιτωλικού, Θέρμου, Αγρινίου και Ναυπάκτου. Ενώ οι επιλεγείσες περιοχές μελέτης βρίσκονται πλησίον των ανωτέρω εγκαταστάσεων. Γίνεται επίσης σύντομη αναφορά στον τρόπο λειτουργίας της κάθε ΕΕΛ. Στο πέμπτο μέρος γίνεται αναφορά στους παράγοντες που επηρεάζουν την υδατοκατανάλωση των καλλιεργειών, αναλύεται η μεθοδολογία με την βοήθεια της οποίας προσδιορίζονται οι υδατικές απαιτήσεις των καλλιεργειών σύμφωνα με την εξίσωση των Penman Monteith κατά FAO. Προσδιορίζονται οι υδατικές απαιτήσεις των καλλιεργειών και οι συνολικές ανάγκες σε αρδευτικό νερό για κάθε περιοχή μελέτης, ακολουθεί η συσχετισή του με τις ετήσιες εκροές της κάθε ΕΕΛ, ώστε να προκύψει το ποσοστό κάλυψης των αρδευτικών αναγκών με επεξεργασμένες εκροές για την κάθε περιοχή. Τέλος, στο έκτο μέρος γίνεται μια προσπάθεια εκτίμησης της δυνατότητας χρήσης της λυματολάσπης στα εδάφη του νομού Αιτωλ/νίας. / This study examines the potential reuse of treated municipal wastewater and sludge from Waste Water Treatment Plants (WWTPs) in agricultural areas of Aitoloakarnania prefecture. The first part of the study is an introduction to the reuse of urban wastewater in agriculture. Describes the characteristics of wastewater, the processes occurring in the wastewater treatment plants, the quality criteria that wastewater should have for safe use in irrigation. Also, the first part analyzes the criteria for selecting areas to apply wastewater. The legislative framework in Greece for waste water reuse is also analyzed. Finally, a review of international and domestic practices on agricultural reuse is given. The second part refers to the water resources of the Aitoloakarnania prefecture. The third part refers to the use of sludge in agriculture. Describes the characteristics of the sludge, the legal framework applicable for use in agriculture and highlights the critical control points in the application of sludge on soils. The fourth part describes each study area and shows how we can specify in each area the cultivated species (crops) in order to calculate the water requirements of the crops. The study areas are sited near by the WWTPs of Messolongi, Aitoliko, Thermo, Agrinio, Naupaktos. The fifth part refers to the factors affecting water requirements of the crops, and analyzes the methodology used to calculate water requirements of crops (FAO Penman – Monteith equation). At the end of the part there is a correlation between the water requirements of the crops and the annual output of each WWTP, resulting in the percentage of coverage of irrigation demands of crops in each studied area. Finally, the sixth part is an attempt to assess the usability of sludge to soils of the Aitoloakarnania prefecture.