No description available.

No description available.

At present many remote and Island communities rely solely on diesel powered generators to provide electricity. Diesel fuel is both expensive and polluting and the constant speed operation of the diesel engine is inefficient. In this thesis the use of renewable energy sources to help offset diesel fuel usage and an alternative way of running the diesel generator with the aim of reducing electrical energy costs is investigated. Diesel generators have to be sized to meet peak demand, in one or two diesel generator island grids, these generators will be running at a fraction of maximum output for most of the time. A new variable speed diesel generator allows for a reduction in fuel consumption at part load compared to constant speed operation. Combining the variable speed diesel generator with renewable generation should maximise the diesel fuel offsetting of the renewable source due to the increased efficiency at low loads. The stability issues of maintaining transient performance in a renewable variable speed hybrid system have been modelled and simulated. A control strategy has been developed and the use of energy storage as a buffer for any remaining stability problems has been explored. The control strategy has then been experimentally tested along with one of the possible energy storage solutions. An economic feasibility study has been performed on a case study community to validate the main aim of this research of reducing the cost of electrical energy in diesel generator grids.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία θα ασχοληθούμε με τη μελέτη ενός υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος για την τροφοδότηση κατοικίας 150 τ.μ. Το φωτοβολταϊκό αυτό σύστημα διαθέτει επίσης συσσωρευτές για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και εφεδρική πηγή ενέργειας. Την εφεδρική πηγή ενέργειας θα αποτελέσει μια ντιζελογεννήτρια, η οποία και θα αναλάβει να καλύπτει πιθανές αιχμές φορτίου όταν αυτές εμφανίζονται στο σύστημα αλλά και να φορτίζει τους συσσωρευτές. Πιο συγκεκριμένα: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά σε όλες τις πηγές ενέργειας, συμβατικές και ανανεώσιμες, προκειμένου να καταλήξουμε στην ηλιακή ενέργεια την οποία και εκμεταλλεύονται τα φ/β συστήματα. Πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα, κατηγορίες και εφαρμογές φ/β συστημάτων περιλαμβάνονται στο κεφάλαιο αυτό. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται λόγος για την ηλιακή ακτινοβολία, τη διακύμανσή της αλλά και για τους ηλιακούς συλλέκτες. Ο προσανατολισμός και η βέλτιστη κλίση των ηλιακών συλλεκτών θα μας απασχολήσει στο κεφάλαιο αυτό. Στη συνέχεια στο κεφάλαιο 3 περιλαμβάνεται η θεωρία για το φ/β φαινόμενο και τα φ/β στοιχεία. Υλικά και τεχνολογίες φ/β στοιχείων αλλά και τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά τόσο των στοιχείων όσο και των πλαισίων αναφέρονται εδώ. Το τέταρτο κεφάλαιο πραγματεύεται τους συσσωρευτές που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Αναλυτικά εδώ θα δούμε τη δομή, την αρχή λειτουργίας, τις κατηγορίες, τους τύπους και όλα τα χαρακτηριστικά μεγέθη που περιγράφουν ένα συσσωρευτή. Ακολουθεί το κεφάλαιο 5 με τα ηλεκτρονικά των φ/β συστημάτων δηλαδή τον ανιχνευτή μέγιστου σημείου ισχύος, το μετατροπέα DC-AC και τον ελεγκτή φόρτισης. Το θεωρητικό κομμάτι της εργασίας τελειώνει με το κεφάλαιο 6 στο οποίο γίνεται μια σύντομη αναφορά στη ντιζελογεννήτρια και τη λειτουργία αυτής κατά την ενσωμάτωση της στο φ/β σύστημα που μελετάμε. Η μελέτη του υβριδικού φ/β συστήματος με Η/Ζ δηλαδή με ντιζελογεννήτρια για την τροφοδότηση κατοικίας 150 τ.μ. γίνεται στο κεφάλαιο 7. Η μελέτη χωρίζεται σε τρία κύρια κομμάτια, στον υπολογισμό της ενεργειακής κατανάλωσης της κατοικίας, στον υπολογισμό του συστήματος που θα χρησιμοποιηθεί και στον τρόπο με τον οποίο θα καταμερισθεί η ισχύς ζήτησης. Τέλος ακολουθεί ο επίλογος με τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη μελέτη μας. / The aim of this project is the study of a stand alone photovoltaic system which is used in order to supply a 150 square meters house. This photovoltaic system includes also batteries which store electrical energy and an additional energy source. As an additional energy source will be used a diesel generator which will both covers possible peaks of storage and loads batteries. To be more specific: In chapter 1 are reported all sources of energy both conventional and renewable in order to result in solar energy which is be exploited by the PV systems. Advantages, disadvantages, categories and applications of PV systems are included in this chapter. In chapter 2 solar radiation, distribution of solar radiation, solar cells, their optional inclination and orientation are presented. Chapter 3 that follows includes theory about PV phenomenon and PV cells. Material and technologies of PV cells in additional to electrical characteristics of cells and modules are also referred here. Chapter 4 is referred to batteries which are used to store electrical energy. Structure, function, categories, types and all characteristics that describe batteries are also presented. Chapter 5 follows with the electronics of PV systems, shunt controllers, series controllers, MPP charge controller and inverter DC- AC. Theory ends with chapter 6 in which there is a reference to diesel generator and its function in PV systems. The study of a hybrid PV diesel system in order to supply a 150 square meters house is presented in chapter 7. This study is separated to 3 parts, estimation of energy consumption, estimation of the system that will be finally used and the way that the demand of electrical energy will be apportioned. The project ends with all the conclusions that are resulted from this study.

Η διπλωματική εργασία που ακολουθεί, παρουσιάζει τη μελέτη και μοντελοποίηση ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος. Το αυτόνομο σύστημα που εξετάζεται είναι ένα υβριδικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής που αποτελείται από μια γεννήτρια diesel, μια ανεμογεννήτρια και ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Για τη μοντελοποίηση του συστήματος χρησιμοποιείται το πρόγραμμα σχεδίασης και προσομοίωσης ηλεκτρικών συστημάτων PSCAD. Στην εργασία αυτή το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και στη συμπεριφορά σε κάποια μεταβατικά φαινόμενα. Τα μεταβατικά φαινόμενα που εξετάζονται είναι τα εξής: - Συμπεριφορά συστήματος σε απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας - Βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια γενικότερη αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και στη συνέχεια περιγράφονται τα υβριδικά συστήματα ηλεκτροπαραγωγής και οι εφαρμογές τους. Αναλύεται η δομή τους και μελετώνται-συγκρίνονται οι διάφορες αρχιτεκτονικές τους. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής και αναπτύσσεται όλο το απαραίτητο μαθηματικό υπόβαθρο που πραγματεύεται η εργασία αυτή. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον του προγράμματος μοντελοποίησης, του PSCAD και παρουσιάζονται τα μοντέλα που απαρτίζουν το συνολικό σύστημα. Στο Κεφάλαιο 4 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Στο Κεφάλαιο 5 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στα δύο μεταβατικά φαινόμενα που έχουν προαναφερθεί, στην απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας και στο βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 6 παρατίθενται οι προδιαγραφές των ποιοτικών χαρακτηριστικών των δικτύων και διατυπώνονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη μελέτη του υβριδικού συστήματος που παρουσιάστηκε. / The thesis that follows, presents the study and modelling of autonomous hybrid system. The autonomous system that is examined is a hybrid system of generation of electricity that is constituted by a generator diesel, a wind generator and a photovoltaic system. For the modelling of system is used the program of designing and simulation of electric systems PSCAD. At this project the interest is focused in the behavior of system in the permanent situation of operation and in the behavior in certain transient phenomena. The transient phenomena that are examined are following: - Behavior of system in abrupt detachment of wind generator - Short-circuit of three phases as for ground in the balance of modern generator diesel In Capital 1 becomes a more general report in the renewable sources of energy and afterwards is described the hybrid systems of generation of electricity and their applications. Is analyzed their structure and study-is compared their various architectures. In Capital 2 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid network of electric generation and is developed the all essential mathematic background that are necessary for this project. In Capital 3 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid system of electric generation in the environment of program of modelling, PSCAD and are presented the models that compose the total system. In Capital 4 is examined the reaction of system in the permanent situation of operation. In Capital 5 is examined the reaction of system in the two transient phenomena that have been mentioned before, in the abrupt detachment of wind generator and in the short-circuit of three phases as for ground in the balance of synchronous generator. In Capital 6 are mentioned the specifications of qualitative characteristics of networks and are formulated the conclusions that resulted from the study of hybrid system that was presented.

The study aims to identify the reasons behind power shortages in the city Sulaymaniyah, located in northern Iraq or Iraqi Kurdistan, and to clarify how large the difference between power demand and supply is. Also, several interviews have been performed to give further insight to the issues and possibilities the region is facing. Nevertheless, a portion of the energy demand is met by local diesel generators supplying power in city districts. With the use of the software program ArcGIS, a mapping of all the diesel generators in the city districts is done in order to visualize the unsustainable conditions of the city. In addition, the energy output of the diesel generators is quantified, and the energy supplied to a household is estimated on an average. Later, calculations are performed to estimate the diesel generators price for electricity, their amount of annual CO 2 emissions and social costs. In order to bring light to renewable energy solutions, a solar PV configuration was chosen based on regulations and infrastructure issues in the region, suitable for households. Furthermore, with the use of intra-hour solar irradiance data from Meteonorm and the software Matlab, an optimal solar PV angle was calculated for Sulaymaniyah. Thereafter, the goal was to substitute diesel generated energy with solar PV energy and thus a solar PV system was estimated for a typical household based on; the average energy received from diesel generators, the solar PV system’s efficiency and the total solar irradiance striking the tilted panels. Furthermore, a Net Present Value was calculated to evaluate the economic profitability of the solar PV investment. Lastly, a sensitivity analysis was done with different scenarios to predict different outcomes of the NPV model. The study found that the energy system in Iraqi Kurdistan is unreliable and unsustainable, mostly due to infrastructure issues and political uncertainties. Due to these issues, power shortages occur on a daily basis and the difference between power supply and demand reached an average of 350 MW throughout 2018, and the largest difference reached 1304 MW. The number of diesel generators in the city was 525 and had a combined installed capacity of 176.6 MW, however they are usually working at 85 % operational efficiency resulting in a power supply of 150.1 MW. Additionally, it was estimated that a household receives an average of 920.07 W from the diesel generators. Furthermore, the calculated price for electricity was 207 IQD/kWh and all the generators combined pollutes approximately 319000 tons of CO 2 per year. The optimal angle for a solar panel in Sulaymaniyah was calculated to 21° and the recommended configuration for a solar PV system for households was a stand-alone battery storage system. In order for households to replace the diesel generators they need a capacity of 1.62 kW and a dimensioning of 9.66 m 2 . Finally, based on the NPV model it was found that it is economically profitable to invest in a solar PV system with today’s conditions. However, the investment is profitable with a relatively small margin and based on a scenario analysis, it showed that the investment might easily become unprofitable with the change of the discount rate. Lastly, it can be discussed that the actual demand in Sulaymaniyah is lower than the one presented, since it is artificial and very dependent on peoples consuming behaviors which might be different if they were to have access to electricity all the time. Also, one of the biggest obstacles that might hinder solar PVs to be integrated to the energy system is the net-metering, regulations and tariff issues. The KRG clearly does not give incentives to its people to invest in renewable energy, which also might be the reason why there is a very small market in Sulaymaniyah.