- / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μία τεχνικο-οικονομική μελέτη ενός διασυνδεδεμένου με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της Δ.Ε.Η. φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, με ονομαστική εγκατεστημένη ισχύ αιχμής 100kWp. Ο συγκεκριμένος φ/β σταθμός μελετήθηκε για το γεωγραφικό πλάτος της Πάτρας. Στις μέρες μας, η ανάπτυξη φ/β πάρκων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας γνωρίζει μεγάλη άνθηση και το μέλλον σε αυτόν τον τομέα αναμένεται ακόμη πιο ευοίωνο, ειδικά για μία χώρα με τόσο πλούσιο ηλιακό δυναμικό όπως η Ελλάδα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στην παγκόσμια, ευρωπαϊκή και ελληνική πραγματικότητα στον τομέα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία λεπτομερής ανάλυση του φωτοβολταϊκού φαινομένου και γενικότερα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Επίσης, αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φ/β στοιχείων και οι σημαντικότεροι παράγοντες που τα επηρεάζουν. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή και ανάλυση των επιμέρους στοιχείων που συνθέτουν ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Στο τέταρτο κεφάλαιο εξηγούνται βασικές οικονομικές έννοιες και παρουσιάζονται τρόποι αξιολόγησης μίας επένδυσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία λεπτομερής τεχνική μελέτη του φ/β σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η μελέτη αυτή αφορά το σύνολο του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού που θα χρησιμοποιηθεί (φ/β πλαίσια, αντιστροφείς, καλωδιώσεις, συστήματα προστασίας, βάσεις στήριξης, γειώσεις, σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, τοπογραφική διάταξη κλπ). Επίσης, υπολογίζεται η τελική απόδοση του φ/β πάρκου. Στο έκτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η οικονομική μελέτη του συστήματος και ερευνάται η οικονομική βιωσιμότητα ενός τέτοιου έργου. Εξετάζονται τρεις διαφορετικές περιπτώσεις χρηματοδότησης και επιλέγεται η πιο συμφέρουσα οικονομικά. Στο έβδομο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία μελέτη-προσομοίωση του φ/β συστήματος στον υπολογιστή, με τη βοήθεια του προγράμματος PSCAD. Αρχικά μελετάμε κάθε επιμέρους στοιχείο ενός φ/β συστήματος ξεχωριστά και στη συνέχεια τα συνθέτουμε όλα μαζί και μελετάμε το συνολικό σύστημα. Παρουσιάζεται η απόκριση του συστήματος σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας, η επίδραση που έχουν οι μεταβολές της ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας, μελετώνται οι αρμονικές και τέλος εξετάζεται η απόκριση του συστήματος σε απότομες μεταβολές της ακτινοβολίας (π.χ. σε παροδική συννεφιά). / The aim of the present thesis is the analysis of a grid connected photovoltaic system, which generates all its produced electrical power to the grid and has a nominal power of 100 kWp. In nowadays there is a significant rise in photovoltaic investments and the immediate future is expected to be more auspicious. In the first chapter, there is a brief presentation of the global, European and Greek situation in the section of electricity generation. In the second chapter, a detailed analysis of the photovoltaic technology is presented. There is a description of the materials and technologies used to manufacture solar cells. Moreover, the electrical properties of cells and modules are explained in detail and also the factors affecting their efficiency. In the third chapter, the main parts of a photovoltaic system are presented in detail. In the fourth chapter, there is a theoretical economic analysis. Specifically, basic economic terms are explained and tools for investment assessment are given. In the fifth chapter, there is a detailed technical study of a grid connected photovoltaic system. All the electrical and mechanical equipment is concerned (pv modules, inverters, wiring, groundings, electrical protection equipment etc). Moreover, the annually produced electrical energy is being estimated. In the sixth chapter, an economic study is presented and the economic sustainability of the investment is investigated. In the seventh chapter, we use the program PSCAD in order to simulate and analyse the photovoltaic system in the computer. Firstly we analyse each part of the photovoltaic system separately and afterwards we compose all these parts together and we analyse the whole system. The system’s response in normal operating conditions, the impact of changes in solar radiation and in cells’ temperature, the harmonics and lastly the system’s response in rapid change of solar irradiance, are all studied in this chapter.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν βιβλιογραφικά οι ενεργειακές και αισθητικές παράμετροι που συμβάλλουν στην εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα. Παράλληλα έγινε πειραματική μελέτη μιας καινοτόμου προτεινόμενης διάταξης με φακούς Fresnel για τον έλεγχο του φωτισμού και της θερμοκρασίας των εσωτερικών χώρων των κτιρίων, καθώς και τριών πειραματικών διατάξεων θερμικών ηλιακών συλλεκτών με σκοπό την εκτίμηση της απόδοσης των συλλεκτών με πολύχρωμη απορροφητική επιφάνεια σε σχέση με αυτή των μαύρων συλλέκτων και σε σχέση με το πλεονέκτημα της αισθητικής ενσωμάτωσής τους στα κτίρια. / The abstract is not available.

Στην διπλωματική αυτή εργασία παρουσιάζονται οι πτυχές σχετικά με τον έλεγχο του φωτισμού στα θερμοκήπια με τη χρήση των φακών Fresnel ως διαφανή καλύμματα καθώς και τα αποτελέσματα του συνδυασμού των γραμμικών φακών Fresnel με θερμικά (Τ), φωτοβολταικά (PV) ή υβριδικά φωτοβολταϊκά/θερμικά (PV/T) συστήματα μετατροπής της πλεονάζουσας ηλιακής ακτινοβολίας εντός του θερμοκηπίου σε ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα. Τα συστήματα αυτά μελετούνται σχετικά με την απόδοσή τους στην κάλυψη των θερμικών και ηλεκτρικών αναγκών μιας χαρακτηριστικής θερμοκηπιακής μονάδας, δίνοντας κατ / We present aspects and results concerning irradiation control in greenhouses by using glass type fresnel lenses as transparent covering material. We also present results of the combination of the fresnel lenses with thermal (T), photovoltaic (PV) or hybrid photovoltaic/thermal (PV/T) type absorbers to convert the surplus of the solar radiation inside the greenhouse into electricity and heat. The suggested systems are studying regarding their performance in covering thermal and electrical needs of a typical greenhouse unit, giving also the estimated benefits.

- / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τον ευφυή έλεγχο μιας μηχανής Stirling χαμηλής θερμοκρασιακής διαφοράς, με στόχο την πρακτική εφαρμογή σε οικιακούς καταναλωτές για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Έγινε διασύνδεση μιας σειρά αισθητήρων (μέτρηση θερμοκρασίας) και επενεργητών (αντλίες) σε ένα πρωτότυπο σύστημα, έτσι ώστε να προσομοιωθεί κατά το καλύτερο δυνατό τρόπο η λειτουργία της αύξησης της θερμοκρασίας του υγρού σε ένα ηλιακό θερμοσίφωνα και της τυπικής οικιακής ημερήσιας κατανάλωσης. Με βάση αυτό το πρότυπο παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας διαμορφώθηκε ένας ευριστικός έλεγχος έτσι ώστε να παραχθεί η περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να παραβιασθούν μία σειρά από περιορισμούς που αφορούν στην χρήση του ηλιακού θερμοσίφωνα. Πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα της μηχανής Stirling και την ανάγκη προσαρμοστικοτητας της λειτουργίας της έτσι ώστε να ανταποκρίνεται στις ιδιάζουσες ανάγκες της κάθε οικογένειας. / This thesis is on the intelligent control of a Stirling engine with a low temperature difference in order to practice residential consumers for electricity production. An interface of a series of sensors (temperature measurement) and actuators (pumps) became in a prototype system in order to simulate as best as possible the function of warming the liquid in a solar water heater and the standard daily household consumption. Under this model of production and consumption was a Heuristic control order to generate more electricity without having violated a number of restrictions on the use of solar water heater. Experimental results confirm the effectiveness of the Stirling engine and the need for adaptability of its operation to meet the specific needs of each family.

Το μεγαλύτερο μέρος της απορροφούμενης ηλιακής ακτινοβολίας από τα φωτοβολταϊκά (φβ) κύτταρα δεν μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό αλλά σε θερμότητα, η οποία συντελεί στην αύξηση της θερμοκρασίας τους με συνέπεια την μείωση της ηλεκτρικής τους απόδοσης. Η απαγωγή της θερμότητας από τα φβ πλαίσια βοηθά όχι μόνο στη μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας τους αλλά μπορεί και να αξιοποιηθεί αυξάνοντας τη συνολική ενεργειακή τους απόδοση. Τα ηλιακά συστήματα που έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν τόσο ηλεκτρική όσο και θερμική ενέργεια είναι τα υβριδικά φωτοβολταϊκά / θερμικά (φβ/θ ή PV/T) συστήματα, τα οποία αναπτύσσονται τελευταία και έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται σε επιδεικτικές εφαρμογές.Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται πειραματικά αποτελέσματα από μία σχεδίαση ηλιακού υβριδικού φωτοβολταϊκού/θερμικού (φβ/θ ή PV/T) συστήματος, το οποίο αποτελείται από διάταξη απαγωγής της θερμότητας, με κυκλοφορία νερού. / Photovoltaic thermal hybrid solar collectors, sometimes known as hybrid PV/T systems or PVT, are systems that convert solar radiation into thermal and electrical energy. These systems combine a photovoltaic cell, which converts electromagnetic radiation (photons) into electricity, with a solar thermal collector, which captures the remaining energy and removes waste heat from the PV module. The capture of both electricity and heat allow these devices to be more overall energy efficient than solar photovoltaic (PV) or solar thermal alone. In this work the PV/T system was studied with working fluid the water.

Στην παρούσα διατριβή δοκιμάστηκαν καινοτόμα υλικά ως προς τις δυνατότητές τους να χρησιμοποιηθούν σε διατάξεις μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Τα συμβατικά ηλιακά στοιχεία, τα αποκαλούμενα και φωτοβολταϊκά πρώτης γενιάς, αποτελούνται από κρυσταλλικό πυρίτιο το οποίο με κατάλληλες προσμείξεις παράγει ηλεκτρισμό αξιοποιώντας τη φωτοβόληση μιας επαφής p-n. Στην κατεύθυνση αντικατάστασης των συμβατικών ηλιακών στοιχείων έχει προταθεί η κατασκευή κυψελίδων με νανοδομημένα υλικά τα οποία μπορούμε να επιστρώσουμε υπό τη μορφή λεπτών υμενίων. Στην κατεύθυνση αυτή, στην παρούσα διατριβή κατασκευάστηκαν τρεις τύποι τέτοιων ηλιακών στοιχείων: Φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες, ευαισθητοποιημένες είτε μέσω οργανομεταλλικών χρωστικών είτε μέσω ανόργανων νανοκρυστάλλων (Κβαντικές τελείες), υβριδικές κυψελίδες στερεού τύπου, επίσης ευαισθητοποιημένες τόσο μέσω οργανομεταλλικών χρωστικών όσο και μέσω κβαντικών τελειών και τέλος, φωτοκυψέλες καυσίμου (PEC). Η δομή των συστημάτων αυτών σε γενικές γραμμές συμπεριλαμβάνει: (α) το ηλεκτρόδιο ανόδου (φωτοάνοδος), το οποίο αποτελείται από έναν ημιαγωγό ευρέως χάσματος, όπως η τιτάνια, και από τον ευαισθητοποιητή, (β) το ηλεκτρόδιο καθόδου (αντιηλεκτρόδιο) το οποίο εμπλέκει κατά κανόνα κάποιο ευγενές μέταλλο με μεγάλο έργο εξόδου, και (γ) τον ηλεκτρολύτη που εμπεριέχει το κατάλληλο οξειδοαναγωγικό ζεύγος. Στην περίπτωση των ηλιακών στοιχείων στερεού τύπου, ο ηλεκτρολύτης αντικαθίσταται με κάποιο άλλο υλικό, οργανικό ή ανόργανο το οποίο ολοκληρώνει τη δομή και λειτουργία της συσκευής. Καθώς το ηλιακό φως προσπίπτει στην κυψελίδα, φωτόνια απορροφούνται από τα ημιαγώγιμα στρώματα, την τιτάνια, την χρωστική ή τις κβαντικές τελείες, ανάλογα με τη δομή της κυψελίδας. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την απορρόφηση των φωτονίων από τα ηλεκτρόνια, τη διέγερση των ηλεκτρονίων αυτών στη ζώνη αγωγιμότητας, την δημιουργία οπών στη ζώνη σθένους στη θέση των ηλεκτρονίων, και εν τέλει τη δημιουργία προϋποθέσεων κυκλοφορίας των iv φορέων ανάμεσα στα υλικά με στόχο την συλλογή τους εξωτερικά και την αξιοποίηση του παραγόμενου (φωτο)ρεύματος. Οι δικές μας παρεμβάσεις αφορούν στην κατασκευή και χαρακτηρισμό ηλιακών στοιχείων καθώς και στη σύνθεση και χαρακτηρισμό καινοτόμων υλικών προκειμένου να αξιοποιηθούν σε ηλιακά στοιχεία στην κατεύθυνση βελτιστοποίησης της απόδοσης αυτών. Στις ευαισθητοποιημένες μέσω χρωστικής, φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες δοκιμάστηκε η χρήση του PEDOT ως ηλεκτροκαταλύτη στην κάθοδο, με σκοπό την αντικατάσταση του Pt, υλικού σπάνιου και ακριβού. Έπειτα δοκιμάστηκε η χρήση συνδυασμού ανόργανων νανοκρυστάλλων, CdS, CdSe, ZnS για την ευαισθητοποίηση του ημιαγωγού στο ορατό φάσμα της ακτινοβολίας, αντί των οργανομεταλλικών χρωστικών. Στις κυψελίδες αυτές επίσης χρησιμοποιήθηκαν τόσο CuS όσο και CoS ως ηλεκτροκαταλύτες στην κάθοδο. Στα ηλιακά στοιχεία στερεού τύπου οι παρεμβάσεις έγιναν τόσο με την προσθήκη πρόσθετων ουσιών με σκοπό την αύξηση της κινητικότητας των φορέων όσο και στην χρήση ανόργανων ευαισθητοποιητών, παράλληλα με την προσθήκη θυσιαστήριων ουσιών προς αντιμετώπιση των φαινομένων οξείδωσης. Τέλος στις φωτοκυψέλες καυσίμου δοκιμάστηκε η χρήση πολυπυρρολίου στην κάθοδο, επικεντρώνοντας και εδώ στην αντικατάσταση του λευκόχρυσου. / In this thesis, novel materials were tested for their potential use in devices that convert solar energy into electricity. The conventional first generation photovoltaic cells consist of crystalline silicon, which with suitable impurities generates electricity utilizing a p-n contact. In the direction of replacing those conventional solar cells, has been proposed the construction of solar cells with nanostructured materials, which can be applied as thin films. In this thesis we constructed three types of such cells: photoelectrochemical cells sensitized either by organometallic dyes or through inorganic nanocrystals (quantum dots), hybrid solid state solar cells also sensitized both through organometallic dyes and through inorganic nanocrystals and finally photofuel cells (PEC). The structure of these systems generally includes: (a) the anode electrode, which consists of a wide gap semiconductor such as titania or zinc oxide and the sensitizer (b) the cathode (counter electrode) which is normally a noble metal with a large work function, and (c) the electrolyte, which comprises a suitable redox couple. In the case of the solid type solar cells, the electrolyte is replaced with a solid state hole conductor, organic or inorganic, which completes the structure and operation of the device. As sunlight falls on the cell, photons are absorbed by the semiconductor layer, titania, the dye or the quantum dots depending on the structure of the cell. This results in the absorption of photons by the electrons, the excitation of these electrons in the conduction band, creating holes in the valence band, ,and ultimately the creation of charge mobility conditions for the carriers between the combined materials with the purpose to collect them externally and to utilize the produced (photo) current. Our own interventions were related with the test of novel materials in the mentioned solar cells in the direction of the optimization of their performance. In the case of dye sensitized solar cells, PEDOT was tested as the cathode electrocatalyst, towards the replacement of Pt, a rare and expensive material. Then we tried to use a combination of inorganic nanocrystals, CdS, CdSe, ZnS to sensitize the semiconductor in the visible range of radiation in substitution of the organometallic dyes. In the case of quantum dot sensitized solar cells, we also used both CuS and CoS as cathode electrocatalysts. In hybrid solid state solar cells, interventions were made by adding additives in the direction of increasing the mobility of carriers. We also used inorganic sensitizers while adding sacrificial substances to deal with oxidation phenomena. Finally in Photo fuel cells we tested polypyrrole as electrocatalyst in the cathode, focusing again in replacing platinum.

Η ηλιακή ενέργεια και το νερό είναι δύο φυσικοί πόροι που παίζουν σημαντικό ρόλο στις αποδόσεις των ενεργειακών καλλιεργειών για την παραγωγή βιοκαυσίμων και επομένως η ορθολογική διαχείριση τους είναι σημαντική για το περιβάλλον. Η παραγόμενη βιομάζα από τις ενεργειακές καλλιέργειες - ως προϊόν φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτών - εξαρτάται από την αθροιζόμενη ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει σε ένα τόπο και το ποσοστό αξιοποίησης της από τη φυτική κόμη της καλλιέργειας. Επίσης εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα του νερού στο έδαφος προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες της καλλιέργειας σε νερό. Ο βαθμός αξιοποίησης και των δύο φυσικών πόρων υπολογίζεται με δύο δείκτες. Το συντελεστής αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας (Radiation Use Efficiency, RUE) και το συντελεστή αξιοποίησης του νερού (Water Use Efficiency, WUE). Αντικείμενο της εργασίας θα είναι ο υπολογισμός των δύο δεικτών του βαθμού αξιοποίησης των δύο ανωτέρω φυσικών πόρων σε πειραματική καλλιέργεια γλυκού σόργου στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Επίσης είναι σημαντικό να εκτιμηθεί η κατανάλωση νερού καλλιέργειας γλυκού σόργου λόγω του φαινομένου της εξατμισοδιαπνοής. Προς τούτο θα υπολογισθεί η εξατμισοδιαπνοή αναφοράς κατά FAO με βάση τη σχέση Penman-Monteith. / -

Η ηλιακή ενέργεια στο σύνολό της είναι πρακτικά ανεξάντλητη, και είναι η κυριότερη μορφή ανανεώσιμης πηγής. Η ηλιακή ακτινοβολία παρέχει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας στη Γη. Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία, γνωστά ως "φωτοβολταϊκά" ή "Φ/Β", αποτελούν μία προσέγγιση υψηλής τεχνολογίας για την άμεση μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Κατα τη διάρκεια αυτής της διπλωματικής εργασίας έγινε μια αναλυτική περιγραφή του τρόπου λειτουργίας τους και ιδιαίτερα υπό συνθήκες χαμηλής συγκέντρωσης. Πιο συγκεκριμένα, στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ιδιαίτερα στην ηλιακή. Παρουσιάζεται η εξέλιξη των Α.Π.Ε. στον ελλαδικό χώρο και οι αιτίες που έστρεψαν τον άνθρωπο σε νέες μορφές ενέργειας πέραν τον ορυκτών καυσίμων. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται αναφορά στη θεωρία της Ηλιακής Γεωμετρίας που συνδέεται με τις δυο κύριες κινήσεις της Γης, την ημερήσια περιστροφή της και την ετήσια γύρω από τον Ήλιο. Παρουσιάζονται θεωρητικά μοντέλα πρόβλεψης της ηλιακής ακτινοβολίας και σχέσεις υπολογισμού της σε επιφάνειες στο επίπεδο της Γης. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή της λειτουργίας των φωτοβολταϊκών κυττάρων και των φυσικών ιδιοτήτων αυτών των ημιαγώγιμων διατάξεων. Επίσης γίνεται λόγος για τις υπάρχουσες τεχνολογίες φωτοβολταϊκών με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους και για διάφορα φαινόμενα που επηρεάζουν τη λειτουργία τους. Το Κεφάλαιο 4 είναι αφιερωμένο στα συγκεντρωτικά συστήματα και σε όλες τις υπάρχουσες γεωμετρίες που χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή και ιδιαίτερα στη γεωμετρία του V-Trough που χρησιμοποιήθηκε στο πειραματικό σκέλος. Επίσης γίνεται αναφορά για τα συστήματα παρακολούθησης του Ήλιου. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται διάφορες τεχνολογίες ψύξης που έχουν δημοσιευθεί σε επιστημονικές εργασίες και συνοδεύουν τα συγκεντρωτικά συστήματα, λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που επιφέρουν στα κύτταρα. Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται αναφορά στο πειραματικό κομμάτι της εργασίας με παρουσίαση των μετρητικών οργάνων και των αποτελεσμάτων των μετρήσεων που έγιναν στο συγκεντρωτικό σύστημα V-Trough, στο σταθερό φωτοβολταϊκό μονοκρυσταλλικού πυριτίου και στο φωτοβολταϊκό πλαίσιο μικρομορφικού πυριτίου (thin film). Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται υπολογιστικές μέθοδοι για την εκτίμηση της ακτινοβολίας και της παραγόμενης ενέργειας από το V-Trough και το σταθερό φωτοβολταϊκό πλαίσιο σε ετήσια βάση. Επίσης παρουσιάζεται μέθοδος υπολογισμού της βέλτιστης κλίσης για κεκλιμένες επιφάνειες και μέθοδος για την αποφυγή σκιάσεων αυτών των επιφανειών. Επίσης γίνεται εξομοίωση φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων με χρήση του προγράμματος PV*SOL. Το Κεφάλαιο 8 περιέχει τα συμπεράσματα ως προς τη χρήση του συγκεντρωτικού συστήματος, τις υπολογιστικές μεθόδους και τα υπόλοιπα θέματα που παρουσιάσθηκαν σε αυτή τη διπλωματική. / The solar energy is practically inexhaustible, and it is the main form of renewable source. The solar radiation provides the Earth with a huge amount of energy. The solar cells, known as photovoltaics, compose an approach of high technology for the direct conversion of light into electricity. During this thesis an analytic description of their operation was made and specifically under low concentration conditions. Particularly, in the 1st Chapter is made an introduction to the renewable sources and specifically in solar. Showing the evolution of R.E.S. in Greece and the reasons that turned humans into new forms of energy than the fossil fuels. Chapter 2 refers to the theory of solar geometry associated with the two main movements of Earth, the daily rotation and the yearly around the Sun. Presented theoretical models, predicting and calculating the solar radiation on surfaces at the Earth’s level. Chapter 3 presents a brief description of the operation of photovoltaic cells and the physical properties of these semiconductor devices. Also refers to the existing photovoltaic technologies with their advantages and disadvantages and to various effects that influence their operation. Chapter 4 is devoted to the concentrating systems and all existing geometries used at this time and especially the V-Trough geometry that used in the experiments. A reference also is made to solar tracking systems. Chapter 5 presents various cooling technologies that have been published in scientific papers and accompanying concentrating systems due to high temperatures that cause to cells. Chapter 6 refers to the experimental part of this thesis with presentation of the experimental devices and the results of measurements made in the concentrating system V-Trough, the stable monocrystilline silicon photovoltaic panel and the micromorph silicon thin film panel. Chapter 7 presents computational methods for the estimation of radiation and the energy produced by the V-Trough and stable photovoltaic panel on an annual basis. Also presents method of calculating the optimum tilt for inclined surfaces and a method of avoiding the shading on this surfaces. Also a simulation of photovoltaic plants is made by the PV*SOL software. Chapter 8 contains the general conclusions related with the experimental results, the theoretical calculations and all the other issues that presented in this thesis.