Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το σχεδιασμό και την εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος. Έλαβε χώρα στο Εργαστήριο Παραγωγής, Μεταφοράς, Διανομής και Χρησιμοποίησης Ηλεκτρικής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της εργασίας αυτής , είναι η μελέτη του συστήματος που δημιουργήθηκε για να λειτουργεί με 3 διαφορετικούς τρόπους: α) Μονοφασικό Διασυνδεδεμένο στο δίκτυο διανομής, β) Τριφασικό Διασυνδεδεμένο στο δίκτυο διανομής και γ) Μονοφασικό αυτόνομο. Στην εισαγωγή γίνεται μια γενική αναφορά στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και περιγράφεται η κατάσταση στην Ελλάδα και την Ευρώπη σχετικά με αυτές. Εν συνεχεία παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά μεγέθη της ηλιακής ακτινοβολίας , εξηγείται ο τρόπος λειτουργίας των φωτοβολταϊκών και γίνεται αναφορά στις διάφορες τεχνολογίες των φωτοβολταϊκών που έχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα. Συνεχίζοντας, παρατίθενται τα στοιχεία και οι γενικές αρχές δημιουργίας ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Έπειτα ανάλύεται εκτενώς το πρόβλημα της Νησιδοποίησης και μέθοδοι αντιμετώπισής του. Τέλος, παρουσιάζεται η μελέτη, ο τρόπος λειτουργίας και ο εξοπλισμός του συστήματος που εγκαταστάθηκε στο Εργαστήριο. / This thesis deals with the design and installation of a photovoltaic system, and connection with the distribution network. It was held in Generation, Transmission, Distribution and use of electricity Laboratory of the Department of Electrical Engineering and Computer Engineering of the University of Patras . The aim of this work is to study the system set up to work in three different ways: a) Single-phase grid connected distribution, b) Three-phase grid connected distribution and c) Single phase alone. The introduction contains a general reference to the Renewable Energy and describes the situation in Greece and Europe about them. It then presents the features sizes of solar radiation, gives an explanation about the mode of photovoltaic and mentioned in various photovoltaic technologies have been developed to date. Then are presented the data and principles to create a PV system. Afterwards, the problem of islandig and dealing methods are analyzed. Finally, we present the study mode and System equipment installed at the Laboratory.

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

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.

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.

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.

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.

The following report is conducted as a feasibility study, aimed to objectively uncover the advantages and challenges of increasing the amount of small scale solar power in Sri Lanka. The demand for electricity in Sri Lanka has been steadily increasing the last few years and there is an urgent need to find new ways of generating electricity. To not further increase the already high dependency of foreign oil and to decrease the impact on the environment, a transition from traditional combustion of fossil fuel to new renewable energy is required. The report shows that there exists substantial potential for generating solar energy in Sri Lanka. Calculations show that an investment in a photovoltaic system can be economically favourable and that the investment often is paid back within a few years. Current regulations and electricity pricing increases the economic incitement for high electricity consumers to invest in small scale solar power. Furthermore, the report demonstrates that there are likely no technical obstacles of increasing small scale solar power at this period. In contrary, the report shows that small scale solar power in general decreases line losses, voltage drops, and the peak demand of electricity. At present, it is probably not the lack of economic incitement but rather socio-economic factors that limit the development of small scale solar power. Sri Lanka is still a relatively poor country and the long years of civil war have prevented development and wealth. Lack of funds and a high ratio of low-income earners are probably the main reason for the slow development

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-12Bitstream added on 2014-06-13T20:00:54Z : No. of bitstreams: 1 galottojunior_l_dr_ilha.pdf: 4476807 bytes, checksum: 6b445a43391312cea56e205272fe3d9c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho consiste no desenvolvimento e avaliação de conversores eletrônicos de potência para utilização de painéis fotovoltaicos, com conexão à rede de distribuição de energia elétrica em corrente alternada. No cenário de gerações fotovoltaicas as filosofias iniciais, as quais consistiam na instalação de grandes Arrays (associações série e paralelo) de painéis solares utilizando um único conversor centralizado, cariam em desuso devido à baixa eficiência e à impossibilidade de operar todos os painéis simultaneamente no ponto de máxima potência (MPP). Ao mesmo tempo, esta estratégia não permitia a instalação gradativa de painéis exigindo um alto investimento inicial. Estes são alguns dos motivos que levam a pesquisas mais recentes com conversor dedicado ao painel, que possa até ser integrado e comercializado como um único equipamento, denominado de Módulo CA fotovoltaico. Estes módulos seriam painéis fotovoltaicos prontos para a conexão à rede, com conversor que explore melhor o MPP, permitindo a modularidade, a confiabilidade e a facilidade da instalação. Por segurança, o conversor também precisa se desconectar da rede automaticamente na presença de falhas, para evitar a ocorrência do fenômeno conhecido como ilhamento. A dificuldade de construção destes módulos CA se concentra fundamentalmente do desenvolvimento do conversor de eletrônica de potência, também denominado de microinversor, por trabalhar em potências de até 300 W, compatível com a potência máxima de painéis fotovoltaicos comerciais. Para atender a esta aplicação, o conversor requer diversas características, entre as principais estão: baixo custo, alto rendimento e, especialmente, vida útil compatível com a do painel. Neste contexto, este trabalho utiliza conversores com integração de estágios... / This work aims the development and evaluation of power electronic converters to be used with photovoltaic (PV) modules connected to the alternating current electric energy distribution grid. In the scenario of photovoltaic generation, the initial philosophies, which were based on large PV solar arrays using a centralized converter, has became unused due to the low efficiency and the impossibility to operate all panels simultaneously on the maximum power point (MPP). At the same time, it is not possible the gradual installation of PV modules and is mandatory a high initial investment. These are some reasons that leaded more recent researches of panel dedicated converter, which could be embedded and sold as a single equipment, called photovoltaic AC module. These modules are PV panels ready for grid connection, with a converter that works at the MPP for each panel. This allows modularity, reliability and ease of installation. For safety reasons, the converter also has to disconnect from the grid automatically once a grid failure is detected, to avoid the phenomenon known as islanding. The construction of these modules is fundamentally a problem for power electronic converter development. This converter is also called micro-inverter due to the nominal power up to 300 W, compatible with commercially available PV panels. The converter needs several features to achieve this application, among them: low cost, high efficiency and, especially, lifetime compatible with the panels. In this context, this work uses converters with integration of stages (DC + AC), aiming to achieve the main requirements needed to turn them into a feasible alternative to the presented application. The main contribution of this work is a novel control strategy which is not found in the literature, which allows independent input-output... (Complete abstract click electronic access below)

This thesis is an investigation of the photophysical processes that occur in organic photovoltaic blends in the time between light being absorbed and free charges being generated. The purpose of all solar cells is to generate a photocurrent. The free charges, as they flow out of the device, make up the photocurrent, so understanding the processes by which they are created is vitally important to organic photovoltaic research. The main experimental method used was time-resolved fluorescence spectroscopy. This technique was used to probe the exciton population with respect to time for a variety of blends of organic semiconductors, including the high performance photovoltaic materials PCDTBT, PTB7, C71-PCBM and P3HT. The main goal of the work was to characterise the exciton diffusion lengths of these materials by developing a technique called volume quenching. Volume quenching involves blending a small quantity of quenching material into a thin film of semiconducting material. These introduced quenching sites render excitons unemissive on contact. Thus, from the drop in fluorescence compared with the ‘unquenched' material, it was possible to work out what proportion of the initial excitons have encountered a quenching site in the blends. The results can then be fitted to quantify how diffusive the excitons are -i.e. how far they move. By looking at the rate constant of the quenching process and how it varies with respect to time, quencher concentration and quencher type, it was possible to generate a wealth of additional information, not just about exciton diffusion, but about all the inter-related processes that contribute to exciton harvesting. These processes included the measurement of long-range energy transfer from the donor to the acceptor, electron transfer at the interface with the acceptor and the understanding of nanomorphology of donor-acceptor heterojunctions.