- / -

Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να συμβάλει στην αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος, με την ευρεία αξιοποίηση των φωτοβολταϊκών και των θερμικών ηλιακών συλλεκτών. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα που συνδυάζονται με θερμικές μονάδες κυκλοφορίας νερού ή αέρα, για την απολαβή της θερμότητας από αυτά και την ικανοποιητική διατήρηση της απόδοσής των, αποτελούν τα υβριδικά φωτοβολταϊκά/θερμικά συστήματα (φβ/θ). Τα συστήματα αυτά παράγουν ηλεκτρική και θερμική ενέργεια ταυτόχρονα, αυξάνοντας την ολική παραγόμενη ενέργεια. Με τη χρήση ορισμένων διατάξεων βελτίωσης της απολαβής της θερμότητας από τα φωτοβολταϊκά και της αύξησης της αποδιδόμενης ενέργειας των φωτοβολταϊκών και των θερμικών ηλιακών συλλεκτών, είναι δυνατή η βελτίωση της αποδοτικότητας των συσκευών αυτών, για μια πιο αποτελεσματική εφαρμογή τους στα κτήρια. Η διπλωματική εργασία που ακολουθεί περιλαμβάνει τη μελέτη φωτοβολταϊκών, υβριδικών φωτοβολταϊκών και θερμικών ηλιακών συσκευών. Πραγματοποιήθηκε μελέτη υβριδικού φωτοβολταϊκού/θερμικού συστήματος αέρα με διάφορες βελτιώσεις της αποδοτικής λειτουργίας του και με την προσθήκη μεταλλικών φύλλων ή σωλήνων ροής νερού στον αεραγωγό. Ακόμη, μελετήθηκε επίπεδος ηλιακός θερμικός συλλέκτης με προσθήκη διάφορων τύπων ανακλαστήρων (λευκή επιφάνεια, γαλβανιζέ μεταλλικό φύλλο και καθρέφτης). Πραγματοποιήθηκαν επίσης πειράματα με σωλήνα κενού, ο οποίος συνδυάστηκε με ανακλαστήρες για την αύξηση της προσλαμβανόμενης ηλιακής ακτινοβολίας και βελτίωση της αποδιδόμενης θερμότητας. Με βάση τα αποτελέσματα παρατίθενται συμπεράσματα και προτάσεις σχετικά με τις σύνθετες διατάξεις που αναφέρθηκαν. / Solar energy systems can contribute to energy demand by the proper synergy of photovoltaics and solar thermal collectors. The PV modules which are combined with thermal units and circulating water or air to extract the heat from them, constitute the hybrid photovoltaic/thermal systems (PV/T). These systems provide electrical and thermal energy simultaneously, increasing the total energy output. Adapting some effective heat extraction elements to PV modules and applying devices to have solar radiation increase by the absorbing surfaces of PV and of thermal collectors, an improvement of operation and performance of these systems can be achieved regarding their application to buildings. The thesis that follows includes a study of photovoltaics, hybrid photovoltaic/ thermal systems and solar thermal collectors. More specifically, a study of an air heating hybrid photovoltaic/thermal system was performed, improving suitably the heat extraction by inserting corrugated metallic sheets or water pipes, inside the air channel that is attached to rear surface of PV modules. In addition, a solar thermal collector was studied, by applying several types of reflectors (white plate reflector, galvanized iron plate reflector and specular reflector). Furthermore, a vacuum tube type collector was tested, combined also with reflectors to increase input solar radiation and increase thermal performance. Finally, conclusions and suggestions for a further study, on the above mentioned solar energy systems is included, based on the reported experimental results.

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή προσπαθούμε να δώσουμε μια τάξη μεγέθους της παλιρροϊκής ενέργειας που υπάρχει στα παλιρροϊκά ρεύματα του Στενού Ρίου – Αντιρρίου και προτείνουμε την εγκατάσταση υδροστροβίλων “παλίρροιας” με την οποία θα μπορούσαμε να εξάγουμε την ενέργεια αυτή για να την εκμεταλλευτούμε ως ηλεκτρική ενέργεια στα σπίτια μας. Στο Κεφάλαιο 1, γίνεται μία εισαγωγή σχετικά με το φαινόμενο της παλίρροιας εξηγώντας τον τρόπο και τα αίτια που το δημιουργούν. Στο Κεφάλαιο 2, αναπτύσσονται κάποιες βασικές σχέσης υδραυλικής οι οποίες μας βοηθούν στον υπολογισμό της ταχύτητας και της ισχύς του παλιρροϊκού ρεύματος. Επίσης, γίνεται κατηγοριοποίηση των υδροστροβίλων ‘παλίρροιας’, καθώς παρουσιάζονται συγκεκριμένα μοντέλα εταιριών με τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους. Στο Κεφάλαιο 3, περιγράφεται ο αλγόριθμος του οργανισμού EPRI, με τον οποίο γίνεται ο υπολογισμός της συνολικής μέσης ετήσιας παλιρροϊκής ενέργειας, η οποία μπορεί να είναι διαθέσιμη και να “εξαχθεί” από έναν υδατικό πόρο. Προτείνεται μια παραλλαγή της μεθόδου αυτής προσαρμοσμένη στα δικά μας δεδομένα και πραγματοποιείται σύγκριση μεταξύ των δύο. Στο Κεφάλαιο 4, παρουσιάζονται τα αριθμητικά και γραφικά αποτελέσματα για την ισχύ των παλιρροϊκών ρευμάτων του Στενού Ρίου – Αντιρρίου. Ορίζεται η περιοχή μελέτης και επικεντρωνόμαστε σε αυτή για την ανάλυση των χρονοσειρών της ταχύτητας των ρευμάτων. Στο Κεφάλαιο 5, παρουσιάζεται η εγκατάσταση τριών μοντέλων υδροστροβίλων στην περιοχή μελέτης. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6, παρουσιάζεται μια περιβαλλοντική μελέτη για το έργο της εγκατάστασης υδροστροβίλων ‘παλίρροιας’ στο Στενό Ρίο – Αντιρρίου και παρατίθενται τα γενικά συμπεράσματα που προέκυψαν από τα προηγούμενα κεφαλαία. Παρατηρήσαμε, ότι η ισχύς του ρεύματος που μπορούμε να εξάγουμε από την περιοχή μελέτης που ορίσαμε είναι κατά μέση τιμή περίπου το 60% του μέγιστου επιτρεπτού που μπορούμε να εξάγουμε από τη συνολική διατομή του Στενού Ρίου - Αντιρρίου. Τα συστήματα των υδροστροβίλων, που προτείνονται μετά από την θεωρητική εφαρμογή τους στην περιοχή μελέτης, φαίνεται να μπορούν να καλύψουν με ηλεκτρική ενέργεια μεγάλο μέρος της περιοχής της Πάτρας. Οι δυσκολίες που θα έχουμε να αντιμετωπίσουμε στην περίπτωση της εγκατάστασης υδροστροβίλων “παλίρροιας” θα είναι ο τρόπος με τον οποίο θα τοποθετηθούν οι βάσεις των υδροστροβίλων στον πυθμένα, λόγω της σύστασης του πυθμένα, αλλά και οι αποστάσεις που θα πρέπει να τηρηθούν από τους πυλώνες της γέφυρας Ρίου – Αντιρρίου, το οποίο θα μπορούσε να λιγοστέψει τον αριθμό τον υδροστροβίλων που θα μπορούσαμε να εγκαταστήσουμε στο σύστημα. Τέλος, ένας σημαντικός παράγοντας που θα πρέπει να εξεταστεί είναι ότι ένα τέτοιο έργο μπορεί από περιβαλλοντικής άποψης να είναι θετικό, αλλά από οικονομικής πλευράς θα αύξανε αρκετά τους λογαριασμούς της Δ.Ε.Η, για λόγους συντηρήσεις, αρχικού κόστους εγκατάστασης, περιβαλλοντικών τελών κτλ. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία κάνει μια ανασκόπηση στην ενεργειακή κατάσταση του πλανήτη και της Ελλάδας. Παρουσιάζει τις εναλλακτικές-ανανεώσιμες μορφές ενέργειας παραγωγής ηλεκτρισμού. Στη συνέχεια, αναλύει τον άνεμο, τα χαρακτηριστικά μεγέθη του, την αιολική ενέργεια, και τις προοπτικές της εγχώρια. Βλέπουμε αναλυτικά τον ανεμοκινητήρα, τους διαφορετικούς τύπους του και τη λειτουργία του. Και καταλήγουμε στο να καθορίσουμε τους τρόπους αξιολόγησης μιας αιολικής εγκατάστασης, εκφράζουμε μαθηματικά τις οικονομικές σχέσεις και παραθέτουμε μια εφαρμογή αιολικής εγκατάστασης που αναλύεται με τα παραπάνω. Τέλος, αναφερόμαστε στο νομοθετικό πλαίσιο αν και ρευστό από έτος σε έτος και στην ισχύουσα διαδικασία εγκατάστασης ενός αιολικού πάρκου. / The present dissertation gives a general review of the situation of energy of the planet and Greece. It presents the alternative-renewable forms of energy for the production of electricity. Afterwards, it analyses the wind, its characteristic sizes, the wind power and its domestic perspectives. We can see in detail the wind engine , its various types and its function. Furthermore, we end up defining the ways evaluating of a wind installation, we express mathematically the financial relations and we not only cite an application of a wind installation which is analysed with the above mentioned ways but we also present the easiest analysis through the computer. Finally, we refer to the legislative scope even though it is unstable from year to year and to the procedure of installation of a wind park which is in effect.

Στην εργασία μελετάται η ανάλυση και ο έλεγχος μετατροπέων αιολικής ενέργειας (ανεμογεννήτριες) και συγκεκριμένα μία ανεμογεννήτρια η οποία χρησιμοποιεί σύγχρονη γεννήτρια με 2 τριφασικά τυλίγματα στο στάτη και με διασύνδεση συνεχούς ρεύματος. Παρουσιάζεται η μοντελοποίηση της γεννήτριας, του ανεμοκινητήρα και της διασύνδεσης συνεχούς ρεύματος. Στη συνέχεια σχεδιάζονται διάφοροι τρόποι ελέγχου ώστε να είναι δυνατή η σύνδεση της ανεμογεννήτριας σε ασθενή δίκτυα μέσης τάσης, σε απομονωμένα φορτία αυτόνομα και σε συνεργασία με υδροηλεκτρικό σταθμό. / In this thesis, the analysis and control of wind energy conversion systems is studied. The chosen wind energy converter consists of an horizontal-axis three-blade pitchable wind turbine, a six-phase synchronous generator and an AC/DC/AC link. The operation is based on a variable-speed constant-frequency scheme that is achieved through two different AC/DC/AC topologies and the appropriate pulsation of the IGBT converters. The aerodynamic torque on the wind turbine is modeled by a special non linear equation, which also includes the pitch angle as an extra variable for the control of the aerodynamic power. The simulation program SIMULINK has been used for the modeling and the study of the various systems under large variations of the wind speed.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά την κατασκευή εκπαιδευτικού πακέτου σε μορφή ψηφιακού δίσκου με θέμα την Ενέργεια και συνοδεύεται από εκπαιδευτικό υλικό (εκπαιδευτικά σενάρια και δραστηριότητες). Αποτελεί δε χρήσιμο συμπληρωματικό εργαλείο για το δάσκαλο των δύο τελευταίων τάξεων του Δημοτικού Σχολείου και είναι σύμφωνο με το Πρόγραμμα Σπουδών αυτών των τάξεων. Σκοπός του είναι η διευκόλυνση της εκπαιδευτικής διαδικασίας και η κατανόηση και διαχείριση των δύσκολων εννοιών της ενέργειας, μέσα από ένα ενδιαφέρον και αλληλεπιδραστικό περιβάλλον. Αναφέρεται στις έννοιες της ενέργειας, των μορφών της, των πηγών της, της μετατροπής της και της υποβάθμισής της. Επίσης παρουσιάζει την ενέργεια ως εξαντλήσιμο αγαθό και στοχεύει στην ευαισθητοποίηση των μαθητών για την ανάγκη εξοικονόμησής της ενέργειας. Έτσι, παρουσιάζονται οι βασικές γνώσεις που πρέπει να έχουν οι μαθητές των δύο τελευταίων τάξεων του Δημοτικού για την ενέργεια, καθώς και απλές πρακτικές που μπορούν να αξιοποιούν τα παιδιά στην καθημερινή τους ζωή για την εξοικονόμηση της ενέργειας, εφόσον ένας από τους επιμέρους στόχος είναι η διαμόρφωση ορθής στάσης εκ μέρους των παιδιών στο θέμα. Οι πληροφορίες δίνονται με την μορφή κειμένου, αφήγησης, φωτογραφίας, γραφικών, ήχων και κινούμενων σχεδίων. Ο στόχος του λογισμικού και των δραστηριοτήτων είναι να παρουσιάσει στο δάσκαλο μια ολοκληρωμένη πρόταση για την ένταξη των Νέων Τεχνολογιών στο μάθημά του παρέχοντας ένα πλαίσιο εκπαιδευτικού σεναρίου με ποικιλία θεματικού περιεχομένου και μέσων παρουσίασης και να καλύψει, όσο αυτό είναι δυνατόν, τις ανάγκες του μαθητή και του δασκάλου σε διάφορες συνθήκες τάξης, επιπέδου και χρονικής διάρκειας μαθήματος. / -

- / -

- / -

- / -

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παροχή πληροφόρησης: α) για τις ΑΠΕ και την αιολική ενέργεια, β) για την ορθή χρήση τους με απώτερο σκοπό την προστασία του περιβάλλοντος, την οικονομική ανάπτυξη της χώρας και την απρόσκοπτη παροχή ενεργείας. Επίσης, επιδιώκει να παράσχει πληροφορίες για τις πολιτικές, τις οποίες χρησιμοποιούν άλλες χώρες της ΕΕ, για την προώθηση των ΑΠΕ και της αιολικής ενέργειας και να συγκρίνει αυτές τις πολιτικές με αυτές που χρησιμοποιεί η χώρα μας, με σκοπό να αντιληφθούμε τους λόγους, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την υστέρηση της ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας στην Ελλάδα. Επιπλέον, αυτή η εργασία έχει ως σκοπό να προταθούν εναλλακτικοί τρόποι ώστε να προωθηθούν οι ΑΠΕ και κυρίως η αιολική ενέργεια μιας και το ανάγλυφο και οι καιρικές συνθήκες στη χώρα μας το επιτρέπουν. / The aim of this thesis is to provide information about: a) renewable energy sources and wind power energy and b) their right use with the ultimate purpose to protect the environment, develop the economy and provide free energy. Also, this thesis aims at providing information on the policies governing the promotion of RES and wind power energy used by other countries of the European Union, and comparing these policies with the policies used by our country, in order to identify the reasons responsible for the delay of the development of wind energy in our country. Furthermore, this thesis aims to provide alternative solutions to the promotion of RES and mainly the promotion of wind energy, because soil formation and weather conditions allow their development.