Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, προσομοίωση και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η διάταξη που επιλέχθηκε αποτελεί την πρώτη βαθμίδα, σε ένα σύστημα που χρησιμοποιεί μετατροπέα δύο βαθμίδων, αναλαμβάνοντας την ανύψωση της τάσης του φωτοβολταϊκού πλαισίου. Αρχικά μελετήσαμε τους πολλαπλασιαστές τάσης Half-Wave Cockcroft-Walton, Dickson και Half-Wave Cockcroft-Walton με Πυκνωτή Εξομάλυνσης κάνοντας μια σειρά προσομοιώσεων. Στη συνέχεια, προχωρήσαμε στην κατασκευή του Half-Wave Cockcroft-Walton και ενός αντιστροφέα συντονισμού πλήρους γέφυρας ως βοηθητικό κύκλωμα για να είναι εφικτή η διασύνδεση του Half-Wave Cockcroft-Walton με το φωτοβολταϊκό πλαίσιο. Τέλος, έγινε παράθεση και σχολιασμός των πειραματικών αποτελεσμάτων που προέκυψαν μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής. / This diploma thesis deals with the study, simulation and construction of a grid connected converter which connects a photovoltaic panel into the electric grid. To be more specific, there are three voltage multipliers that have been analyzed and simulated, Half-Wave Cockcroft-Walton, Dickson and Half-Wave Cockcroft-Walton with Levelling Capacitor. The final step of this work deals with the construction of Half-Wave Cockcroft-Walton converter and the valuation of the experimental results

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται αφ’ενός μεν την ανάλυση, μέσω προσομοίωσης, ενός αιολικού συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συνδεδεμένο στο δίκτυο χαμηλής τάσης αφ’ετέρου δε την κατασκευή ενός τμήματος του συστήματος αυτού και ειδικότερα του μετατροπέα ανύψωσης τάσης. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Το αιολικό σύστημα αποτελείται από μία ανεμογεννήτρια με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμων μαγνητών και διατάξεις ηλεκτρονικών ισχύος που μετατρέπουν αρχικά την εναλλασσόμενη τάση σε συνεχή και στη συνέχεια τη συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη, συχνότητας 50Hz, ώστε να επιτευχθεί σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιούνται κατά σειρά μία μη ελεγχόμενη ανορθωτική γέφυρα με διόδους για την ανόρθωση της τάσης που παράγεται από τη γεννήτρια, ένας μετατροπέας τύπου Flyback για την ανύψωση και σταθεροποίηση της τάσης και τέλος, ένας μονοφασικός αντιστροφέας τάσης αποτελούμενος από ημιαγωγικούς διακόπτες τύπου MOSFET ελεγχόμενος με τη μέθοδο SPWM. Τέλος, η έξοδος του αντιστροφέα, μέσω κατάλληλου φίλτρου LC, συνδέεται στο δίκτυο. Πρώτος στόχος της εργασίας είναι αρχικά η ανάλυση του κάθε υποσυστήματος και συνέχεια του συνολικού συστήματος της ανεμογεννήτριας. Επίσης, σκοπός της εργασίας αυτής είναι η κατασκευή διάταξης ανύψωσης και σταθεροποίησης της τάσης για τη σύνδεση της ανεμογεννήτριας του εργαστηρίου, ισχύος 1kW, με το δίκτυο χαμηλής τάσης, ώστε να χρησιμοποιηθεί για εργαστηριακούς και ερευνητικούς σκοπούς. Αρχικά, μετά από μια σύντομη αναφορά στα συστήματα μετατροπής αιολικής ενέργειας σε ηλεκτρική, γίνεται μια λεπτομερής ανάλυση των προδιαγραφών του υπό μελέτη αιολικού συστήματος. Στη συνέχεια γίνεται αναλυτική περιγραφή της τοπολογίας ανύψωσης και σταθεροποίησης τάσης, τύπου Flyback. Κατόπιν, μοντελοποιούνται τα επιμέρους μέρη του αιολικού συστήματος, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στον μετατροπέα ανύψωσης και σταθεροποίησης της τάσης. Ακολούθως τα επιμέρους υποσυστήματα προσομοιώνονται ώστε να μελετηθεί λεπτομερώς η λειτουργία του καθενός στο σύστημά μας, ενώ τέλος, γίνεται προσομοίωση ολόκληρου του συστήματος ώστε να περιγραφεί η συμβολή της ανεμογεννήτριας στο δίκτυο χαμηλής τάσης. Εν τέλει, αναλύονται όλα τα τεχνικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του μετατροπέα Flyback και των κυκλωμάτων από τα οποία συγκροτείται και παρατίθενται παλμογραφήματα και μετρήσεις από την διενέργεια πειραματικών μετρήσεων. / --

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.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά την διαχείριση της αιολικής ενέργειας και την δημιουργία προγράμματος υπολογισμού των καμπυλών «Weibull» σε μετρημένα ανεμολογικά στοιχεία περιοχών, και δυνατότητα αποθήκευσης, επεξεργασίας και ανάκτησης δεδομένων ανά περιοχή. Αρχικά στο πρώτο κεφάλαιο μελετώνται μερικές θεμελιώδης αρχές που διέπουν τον άνεμο όπως για παράδειγμα η ισχύς του. Στην συνέχεια αναλύεται η μεταβλητότητα των ανέμων με τον χρόνο, τον χώρο και την ύπαρξη επιφανειακών εμποδίων αλλά και η εξάρτηση του από το ύψος. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια ιστορική αναδρομή στην ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας αλλά και προβλέψεις για τις μελλοντικές εξελίξεις της. Στο κομμάτι αυτό παρουσιάζεται και η ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας στην Ελλάδα. Αναλύονται επίσης ζητήματα που αφορούν την παραγωγή ενέργειας, το κόστος παραγωγής, το κόστος αιολικής ενέργειας, την διασύνδεση στο δίκτυο παροχής αλλά και περιβαλλοντολογικά ζητήματα. Στο τρίτο κεφάλαιο ταξινομούνται οι ανεμογεννήτριες με βάση κάποια κύρια χαρακτηριστικά τους, αναλύονται τα μέρη ανεμογεννήτριας οριζοντίου άξονα και περιγράφονται οι σχεδιαστικές επιλογές για τα κύρια μέρη. Το τέταρτο κεφάλαιο αφορά τα χαρακτηριστικά της αιολικής απόδοσης. Συγκεκριμένα περιγράφονται έννοιες όπως αυτή της αιολικής διείσδυσης ενός αιολικού πάρκου ή του συντελεστή δυναμικού της γεννήτριας, εκτιμάται η ετήσια ενεργειακή παραγωγή, και αναφέρεται η αξιοπιστία των αιολικών συστημάτων (διαθεσιμότητα, ανταποδοτικότητα κόστους κλπ). Στο κεφάλαιο πέντε, αναλύεται η διανομή Weibull : μιας συνεχής κατανομή πιθανότητας, η οποία προσδιορίζει την πιθανότητα εμφάνισης όλως των δυνατών ταχυτήτων ανέμου σε μια περιοχή βάση μόνο δύο παραμέτρων. Οι παράμετροι αυτοί υπολογίζονται. Τέλος στο κεφάλαιο έξι επεξηγείται η λειτουργία του προγράμματος μας και εφαρμόζεται ένα παράδειγμα με μετρημένα ανεμολογικά στοιχεία της περιοχής «Χώρα Κύθνου» για το έτος 1984. / This thesis has to do with the management of wind energy and the construction of a java program for calculating the “Weibull” curves on measured wind data of areas, giving the capability of storage, editing and retrieving the data of each area. To begin with, in the first chapter some fundamental principles of wind, such as its power, are studied. Later on, we study the variability of wind in relation with the time, location and the existence of obstacles and the dependence of the wind on height. In the second chapter, we examine the history of the early development of wind energy and forecasts for future developments. In this part, we also examine the development of wind energy in Greece. Moreover, we describe issues related to energy production, wind energy costs, generation costs, connection on the grid and environmental issues as well. In third chapter, wind turbines are sorted in relation to some basic characteristics, then the basic parts of horizontal axis wind turbines are described and later on we state design choices of the main parts. The fourth chapter has to do with the characteristics of wind energy performance. To be more accurate, we estimate the annual energy production and we indicate the reliability of wind energy systems (like availability and so on). We also introduce the terms of capacity factor of the generator. In chapter five, we analyze the Weibull distribution : a continuous probability distribution, which determines the probability of all the wind speeds appearance in an area based on only two parameters. These parameters are calculated. Finally, in the sixth chapter, the operation of the java program is explained and an example with measured wind data of the area «Χώρα Κύθνου» for the year 1984 is applied.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι να μελετήσουμε την επίδραση της θερμοκρασίας στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων φωτοβολταϊκών πλαισίων σε συνθήκες πραγματικής λειτουργίας μέσα από τα αριθμητικά αποτελέσματα των μετρήσεων. Αρχικά αναφέρονται οι πηγές ενέργειας και γίνεται μία ιστορική αναδρομή του φωτοβολταίκού φαινομένου. Στη συνέχεια αναλύεται η συμπεριφορά των ημιαγωγών, τα είδη και οι τεχνολογίες των φωτοβολταϊκών κυττάρων συμπεριλαμβανομένων εκείνων που μελετάμε. Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την εργασία είναι το πλαίσιο δισεληνοϊνδιούχου χαλκού(CIS) SHELL ECLIPSE 75-C, το πλαίσιο μονοκρυσταλλικού πυριτίου Conergy Q 80 MI και το πλαίσιο πολυκρυσταλλικού πυριτίου Sharp NE-80E2E. Πραγματοποιήσαμε μετρήσεις των ηλεκτρικών μεγεθών σε ποικίλες καιρικές συνθήκες. Οι μετρήσεις έγιναν στην ταράτσα του κτιρίου των Ηλεκτρολόγων μηχανικών και τα πλαίσια ήταν προσανατολισμένα προς το Νότο καθώς η Ελλάδα βρίσκεται στο Βόρειο ημισφαίριο της γης. Επίσης η κλίση των πλαισίων ήταν σταθερή στις 38ο που είναι ίση με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου. Οι μετρήσεις, οι οποίες λήφθηκαν με τη βοήθεια συσκευής χάραξης καμπύλων I-V, έγιναν για 9 μήνες (από τον Μάρτιο έως το Νοέμβριο του 2011) και είχαν διάρκεια όλη την ημέρα. Μετρήσεις έγιναν και σε ηλιόλουστες και σε συννεφιασμένες μέρες. Τα δεδομένα που λάβαμε μας οδήγησαν σε συμπεράσματα σχετικά με το πώς η θερμοκρασία πλαισίων επιδρά στα ηλεκτρικά μεγέθη που επηρεάζουν την απόκριση των πλαισίων. Στη συνέχεια υπολογίζεται η μηνιαία αποδιδόμενη ενέργεια των πλαισίων με τη βοήθεια των πειραματικών δεδομένων μας αλλά και με τη βοήθεια του προγράμματος PV SOL μέσω του οποίου μοντελοποιήσαμε το σύστημά μας για να συγκρίνουμε τα αποτελέσματα. / The aim of this diploma thesis is to study the effect of temperature on the electrical characteristics in different types of photovoltaic modules. First, energy sources and the history of the photovoltaic phenomenon are analyzed. Secondly, the behavior of the semiconductors, the types and the technologies of the photovoltaic cells are analyzed, including the cells that we are studying. In this work we used one module of copper indium diselenide (CIS) SHELL ECLIPSE 75-C, one module of Monocrystalline Silicon Conergy Q 80 MI and one module of Polycrystalline Silicon Sharp NE-80E2E. These measurements of the electrical characteristics of the above solar modules were carried out under several weather conditions. The measurements have been realized on the roof of the building of the department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras and the orientation of the modules was always South. The modules were placed at tilt angle of 38o, which is equal to the latitude. These measurements have been realized during nine months (March - November 2011), using a device that enables the measurement of the Ι – V curve. Conclusions were extracted about the effect of temperature on the electrical characteristics that have influence on the electrical response of the modules. Moreover, we estimated the energy produced by the solar modules during the measurements. In the final part of this thesis, we tried to simulate our photovoltaic system in order to compare the measured results to the experimental, by using the computer modeling system PV SOL.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διαστασιολόγηση Φ/Β πάρκου ισχύος 500 kWp στο οποίο θα γίνει χρήση ιχνηλατών – trackers. Το συγκεκριμένο Φ/Β πάρκο μελετήθηκε για την περιοχή της Λάρισας. Η εξασφάλιση μεγάλου ποσοστού απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας μέσα από Ανανεώσιμες Πηγές, όπως είναι η φωτοβολταϊκή τεχνολογία, είναι μια σημαντική κατεύθυνση προς την προστασία του περιβάλλοντος. Παράλληλα αποτελεί μία σημαντική πρόκληση τόσο για τους μηχανικούς όσο και για την παγκόσμια οικονομία. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνονται γενικά στοιχεία για τον Ήλιο και την ακτινοβολία που εκπέμπει, ενώ γίνεται και μια αναφορά στο πως μετράται η ηλιακή ακτινοβολία. Επίσης παρουσιάζεται η κατάσταση των εγκατεστημένων Φ/Β σε Ελλάδα και Ευρώπη. Στο δεύτερο κεφάλαιο επεξηγείται η φωτοβολταϊκή ηλεκτρική ενέργεια και το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Επίσης γίνεται μαθηματική ανάλυση για το μοντέλο της διόδου των κυττάρου και του πλαισίου και τέλος δίνονται οι εξισώσεις που αποδίδουν τις παραμέτρους του μοντέλου. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται τα χαρακτηριστικά των Φ/Β πλαισίων όπως είναι ο βαθμός απόδοσης τους. Επίσης περιγράφονται τα υλικά κατασκευής των πλαισίων, ενώ αναφέρονται παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την απόδοση τους. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται γενικά στοιχεία ενός Φ/Β πάρκου. Εξετάζεται το φαινόμενο της νησιδοποίησης και αναφέρονται στοιχεία για την αδειοδότηση του έργου. Επίσης περιγράφονται τεχνικά στοιχεία όπως η γείωση και οι μετατροπείς – inverters και εξηγείται τι είναι το ποσοστό απόδοσης της εγκατάστασης και ο ευρωπαϊκός βαθμός απόδοσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο εξηγείται η λειτουργία του ιχνηλάτη – tracker και αναφέρονται τα πλεονεκτήματα χρήσης του σε σχέση με τα φ/β σε σταθερή βάση. Ακόμη περιγράφεται η περιστροφή γύρω από έναν άξονα και δύο άξονες. Τέλος γίνεται μία μαθηματική ανάλυση ως προς την γωνία πρόσπτωσης και του ποσού της λαμβάνουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Τέλος στο έκτο κεφάλαιο γίνεται η διαστασιολόγηση του Φ/β πάρκου. Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο παρουσιάζεται η χωροθέτηση των ιχνηλατών στο οικόπεδο και η ενεργειακή μελέτη η οποία έγινε μέσω του προγράμματος PVSYST 5.56. Επίσης γίνεται τεχνική ανάλυση ως προς τους μετατροπείς, τη σύνδεση με το δίκτυο τις καλωδιώσεις και την αντικεραυνική προστασία και τελικά γίνεται η οικονομοτεχνική μελέτη της ανάλυσης. / The purpose of the present thesis is the design – dimensioning of a photovoltaic park with nominal power 500 kWp. In the specific park, they are going to be used sun trackers and it is located near Larisa – Greece. The aim of replacing a great percent of conventional energy sources with renewable is significant for the environment's protection, but also it is a great challenge for the engineers and the global economy. In the first chapter, there is a brief presentation of solar energy and radiation and how can be calculated. Furthermore, the pv market potential in Greece and in Europe is described. In the second chapter is explained how the pv generator works and what is photovoltaic phenomenon. Also there is a mathematical analysis about the model of pv diode. In the third chapter, there is a presentation of pv module characteristics such as performance ratio. Also, the materials that pv modules are usually made of and factors that affect their performance are mentioned. In the fourth chapter, there is a description of the general data of a pv park such as inverters, grounding. Moreover, the phenomenon of islanding is explained. In the fifth chapter, there is an explanation of how a solar tracker works. Also, the advantages of using solar tracker in comparison with fixed tilt systems are presented. Finally, in the sixth chapter , the design and dimensioning of the pv park is presented and it is shown how the trackers are located in the field. Furthermore, the PVSYT 5.56 is used to simulate the energy yield of the pv park and a technical analysis is presented which includes the pv modules, the trackers, the transformer that are used and other critical data. In the end there is an economic analysis which shows the estimated profit of the specific investment.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη όλων των στοιχείων που είναι αναγκαία για την κατασκευή ενός υπεράκτιου αιολικού πάρκου και της διασύνδεσης του στο δίκτυο μεταφορά και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Γίνεται μια αναφορά στις ανεμογεννήτριες που υπάρχουν και μπορούν να τοποθετηθούν σε αντίστοιχες μελέτες. Επίσης οι τοπολογίες που μπορούν να στηρίξουν στη διασύνδεση των ανεμογεννητριών και να καταστήσουν δυνατή την δημιουργία ενός πάρκου ,αλλά και τα τεχνολογικά μέσα με τα οποία μπορούμε να μεταφέρουμε αυτή την ενέργεια στο δίκτυο διανομής και μεταφοράς ώστε να χρησιμοποιηθεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Τέλος παρουσιάζεται μια μελέτη ενός πάρκου σε μια παράκτια περιοχή της χώρας προσδίδοντας στοιχεία όμοια με τις περισσότερες περιοχές που μπορούν να δεχτούν μια τέτοια κατασκευή. Η μελέτη ολοκληρώνεται με μια προσομοίωση μιας ανεμογεννήτριας του τύπου που προτείνεται να εγκατασταθεί και παρουσιάζει τα αποτελέσματα λειτουργίας της στις αιολικές συνθήκες που επικρατούν το μεγαλύτερο διάστημα. / The aim of this dissertation was to present a project of an offshore wind farm including every point which is considered on a familiar construction and reviling the kinds of connections to the grid between that. There is a reference to the spices of wind turbines produced and used by the industry. Moreover the topologies of wind farms based on hvac or hvdc transmission systems, presenting categories with solutions for both cases. At the end a project of an offshore farm in the Greek coastline took place providing a solution to the majority of same areas around Greece with the same wind characteristics and depths. To sum up a simulation of a DFIG wind turbine functioned under the areas’ wind data giving an image of the pure power that is able to produce.

Η παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο πρακτικής εργασίας σε εταιρία εγκατάστασης αυτόνομων και διασυνδεμένων φωτοβολταϊκών και αιολικών συστημάτων παραγωγής ισχύος την περίοδο Ιούλιος-Οκτώβριος 2011. Αποτελεί μία πραγματική τεχνική μελέτη ενός φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας διασυνδεμένου στο δίκτυο, ισχύος 100 kWp. Η εγκατάσταση του συγκεκριμένου σταθμού και πραγματοποιήθηκε από την εταιρία σε χωράφι στην περιοχή της Ανδραβίδας. Οι τιμές, ο εξοπλισμός, το τοπογραφικό διάγραμμα και οι φωτογραφίες που περιέχονται στην μελέτη αποτελούν πραγματικά στοιχεία και το τελικό αποτέλεσμα της εγκατάστασης είναι αυτό που παραδόθηκε στον πελάτη. Επίσης οι φωτογραφίες, οι μετρήσεις και οι καμπύλες στο τέλος της εργασίας αποτελούν πραγματικά στοιχεία που πάρθηκαν από την εγκατάσταση με σκοπό τον έλεγχο της σωστής λειτουργίας της. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία σύντομη αναφορά στην ηλιακή ενέργεια, στα πλεονεκτήματα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας και στους λόγους για τους οποίους η χρήση των φωτοβολταϊκών συστημάτων καθιερώνεται ολοένα και περισσότερο στην παραγωγής ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται το φωτοβολταϊκό φαινόμενο και τα βασικά στοιχεία για ένα ηλιακό κύτταρο όπως είναι το ισοδύναμο κύκλωμά του, η χαρακτηριστική του καμπύλη Ι-V, τα ηλεκτρικά του μεγέθη και το αποτέλεσμα σύνδεσης πολλών κυττάρων. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται το φαινόμενο hot spot, οι επιπτώσεις που αυτό μπορεί να έχει σε ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο και πώς αυτό αντιμετωπίζεται. Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται η δομή και η λειτουργία που έχει κάθε φωτοβολταϊκός μετατροπέας και παρουσιάζονται οι πιο κοινές τοπολογίες μετατροπέων χωρίς μετασχηματιστή που χρησιμοποιούνται στα φωτοβολταϊκά συστήματα. Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφεται το φαινόμενο της νησιδοποίησης σε ένα διασυνδεμένο φωτοβολταϊκό σύστημα, εξηγείται για ποιους λόγους είναι ανεπιθύμητο και παρουσιάζονται οι τρόποι ανίχνευσης και αποτροπής του. Στο Κεφάλαιο 6 περιγράφεται πλήρως όλη η διαδικασία της μελέτης της εγκατάστασης. Γίνεται μελέτη σκίασης, διαστασιολόγηση των φωτοβολταϊκών συστοιχιών και επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού για κάθε τμήμα της εγκατάστασης. Στο Κεφάλαιο 7 γίνεται η μελέτη για την κατασκευή της αντικεραυνικής προστασίας της εγκατάστασης. Με βάση τις αντίστοιχες παραμέτρους, επιλέγεται ο τρόπος που θα κατασκευαστεί το σύστημα προστασίας από τυχόν κεραυνικά πλήγματα. Τέλος στο Παράρτημα φαίνονται πραγματικές φωτογραφίες που έχουν τραβηχτεί με θερμοκάμερα και κάποιες ενδεικτικές μετρήσεις που έγιναν ώστε να ελεγχθεί ότι το σύστημα λειτουργεί σωστά με τη μέγιστη απόδοση. / The present state was made as part of practical exercise at a company that installs autonomous and grid connected photovoltaic and wind power generating systems in the period of July-October 2011. It is a real technical study of a photovoltaic generating power station connected to the grid, with nominal power 100 kWp. The installation of this station was made from the company at field in the area of Andravida. The values, the equipment, the topographic diagram and the photos that this project contains are real elements and the final result of the installation is what was given to the client. Moreover all the photos, the measurements and curves at the end of the project are also real and were taken from the station in order to verify that everything works correctly. In Chapter 1 is made a short reference to solar energy, to the advantages of photovoltaic technology and to the reasons that the use of photovoltaic systems is being more and more introduced in power generation. In Chapter 2 are presented the photovoltaic phenomenon and the basic elements of a solar cell such as its equivalent circuit, its characteristic I-V curve, its electric quantities and the result of many cells connection. In Chapter 3 is described the phenomenon of hot spot, the possible impact that it can have on a photovoltaic module and how it can be faced. In Chapter 4 is described the structure and function that every photovoltaic inverter has and are presented the most common transformerless topologies of the inverters that are used in photovoltaic systems. In Chapter 5 is explained what an islanding condition is at a grid connected photovoltaic system and why it is unwanted and are presented the methods of detection and prevention of such a condition. In Chapter 6 is described the complete procedure of the study of the system installation. Study for shade and photovoltaic arrays dimensioning are made and the appropriate equipment is chosen for every part of the system. In Chapter 7 is made the study for the construction of the installation’s lighting protection system. According to the corresponding parameters, is chosen the way that the protection system from any lighting blow will be constructed. Finally in Appendix are shown real photos that have been taken with thermal camera and some indicative measurements that were made to verify that the system works correctly with maximum efficiency.

Στις μέρες μας το ενεργειακό πρόβλημα αποτελεί ένα από τα σπουδαιότερα προβλήματα του πλανήτη, το οποίο μαζί με την ραγδαία κλιματική αλλαγή οδηγούν στην ανάγκη για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με όσο πιο οικονομικό αλλά και φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Συνεπώς οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και κυρίως η αιολική ενέργεια αποκτούν σπουδαίο ρόλο στο στόχο αυτό και αλλάζουν άρδην τόσο τον Ευρωπαϊκό όσο και τον Παγκόσμιο ενεργειακό χάρτη. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε μια διάταξη ανεμογεννήτριας, η οποία αποτελείται σε πρώτη φάση από μια επαγωγική μηχανή βραχυκυκλωμένου κλωβού (SCIG), από έναν μετατροπέα συχνότητας (back-to-back converter) και από ένα σε σειρά συνδεδεμένο τριφασικό R-L φίλτρο στην ac πλευρά μέχρι το ζυγό διασύνδεσης με το δίκτυο, ενώ στη συνέχεια προσθέτουμε, μετά το R-L φίλτρο, μια συστοιχία πυκνωτών συνδεδεμένων σε αστέρα, ένα τριφασικό R-L φορτίο στο ίδιο σημείο με τη συστοιχία πυκνωτών καθώς και τη γραμμή μεταφοράς για σύνδεση με το δίκτυο. Σκοπός λοιπόν αυτής της εργασίας είναι να μελετήσουμε το πλήρες σύστημα της ανεμογεννήτριας στο d-q στρεφόμενο σύστημα κάθετων αξόνων μέσω του μετασχηματισμού Park. Στη συνέχεια προχωρούμε στον υπολογισμό των εξισώσεων στο χώρο κατάστασης και τελικά προτείνουμε ένα σύστημα ελέγχου το οποίο βασίζεται στους PI ελεγκτές. Τέλος, προσομοιώνουμε το πλήρες σύστημα με το Simulink του MATLAB και στη συνέχεια παρουσιάζουμε τις αποκρίσεις των προσομοιώσεων και εξάγουμε συμπεράσματα. / Nowadays the energy problem is one of the most important global problems, which together with the rapid climate change lead to the need for power generation as more economical and environmentally friendly way. Therefore, the Renewable Energy Sources and especially wind power have a great role in this objective and radically change both the European and the global energy map. In this paper we study a wind turbine device, which consists at first of a squirrel cage induction generators (SCIG), a frequency converter (back-to-back converter) and an three-phase R-L filter on the grid side and then me add, after the filter, a capacitor bank connected in star, a three-phase R-L load at the same point with the capacitor banks and the transmission line for grid connection. Aim of this thesis is to study the complete wind turbine system in the d-q rotating vertical axes system through the Park transformation. Then we proceed to the calculation of the equations in state space and eventually propose a control system based on PI controllers. Finally, we simulate the complete system with the MATLAB/Simulink and then we present simulations of the responses and draw conclusions.

L'énergie est probablement le principal facteur qui explique l'évolution des sociétés et des territoires dès le XVIIIe siècle. Mais en se concentrant sur les dernières décennies, la plupart des économies occidentales ont assumé la nécessité de limiter leur consommation, et spécialement réduire la dépendance aux combustibles fossiles, tant pour des raisons stratégiques qu’environnementales. Cela a justifié le fort essor qu’a connu le secteur des énergies renouvelables dès les années quatre-vingt-dix du siècle passé. L'Espagne a occupé une place importante dans le domaine des énergies renouvelables, et plus particulièrement, la Castille-et-León qui se fait remarquer comme une communauté autonome où la production énergétique est une longue tradition. Depuis la fin du siècle passé, ce territoire s'est montré spécialement actif dans l'implantation de la production électrique à partir de la force du vent. La présente thèse a pour objet l'étude du processus et des facteurs qui ont contribué à ce que la Castille-et-León soit la première communauté autonome en matière de puissance installée et de production électrique à partir de l'énergie éolienne.Nos recherches sur le contexte du développement des projets éoliens, nous ont conduit à sélectionner les terrains suivants : pays d'Alta Sanabria et Los Montes de Torozos, ainsi que le territoire castillan-et-léonais le plus proche de la limite administrative entre Burgos (Castille-et-León) et la Cantabrie. À partir de ces études de cas nous essayons d'apporter de nouvelles connaissances sur diverses questions comme l'acceptabilité sociale du développement éolien, la configuration des cadres de conflit à une échelle locale et l’émergence de nouveaux signifiés dans le paysage. Le choix des cas permet de mieux comprendre les facteurs, les processus et les transformations territoriales liés au développement éolien. Ces études de cas sont définies ou délimitées sur la base de la dynamique sociale, des processus et des conflits qui participent à la construction sociale du paysage et à sa propre configuration territoriale. Le travail dense d'interviews et la documentation adéquate permet aux agents sociaux d'identifier premièrement ces facteurs structurels et de changement qui articulent le paysage à une échelle locale ; celui-ci étant entendu comme un totaliseur de facteurs économiques, historiques, sociaux, environnementaux et techniques, entre autres. Ensuite la dimension managériale et administrative est abordée pour chaque domaine d'étude dans lequel le développement éolien est impliqué. Finalement, avec l'intérêt de connaître la dimension territoriale du développement éolien, nous examinons les conflits qui ont émergé. À partir de ceux-ci nous analyserons les motifs d'acceptation ou d'opposition sociale face au développement éolien à l’échelle locale. / Energy is probably the principal factor that explains the evolution of the companies and the territories from the 18th century, with the expansion of industrial processes and the demand of energetic resources. But centring in the last decades, most of the western economies have assumed the need to limit his consumption and specially to reduce the dependence of the fossil fuels, so much for strategic as environmental motives. It has justified the strong impulse that from the nineties of last century the sector of the renewable energies has tested. Spain has occupied relevant positions for renewable energies and especially the region of Castile and León where the energetic production has a long tradition. From ends of last century this territory has proved to be especially active in the implantation of the electrical production from the force of the wind. The present Thesis takes as an object the geographical study of the wind development happened in Castile and León, penetrating into the process, the factors and agents who have contributed to it is the first autonomous community in terms of installed power and electrical generation from the wind power.In order to concentrate and to manage to extract concussions on the troubled frames and the social valuation there were selected Alta Sanabria's county, Los Montes de Torozos and the administrative limit between Burgos -Castile and León- and Cantabria. From these study cases we try to contribute new knowledge on some questions as the social acceptance of the wind development, the configuration of troubled frames to local scale and the emergency of new meanings in the landscape. The choice of the cases has been realized with the aim to advance in the comprehension of the factors, processes and territorial transformations linked to the wind development. These case studies are defined in virtue to the social dynamics, the processes and the conflicts that take part in the social construction of the landscape and his own territorial configuration. The dense work of interviews and the suitable documentation allows to us to the social agents to identify firstly those structural factors and of change that they articulate the landscape to local scale, understood this one as a totalizer of economic, historical, social, environmental, and technical aspects between others. Later there is approached for every study of case the managerial and administrative dimension in that the wind development places. Finally, with the interest of knowing the territorial dimension of the wind development we examine the conflicts that have emerged. From them we will manage to know the reasons of social acceptance or opposition to the wind development at local scale.