Μοντελοποίηση της απόδοσης των κρυσταλλικών φωτοβολταϊκών στις κλιματικές συνθήκες της Ελλάδας: περίπτωση εφαρμογής σε κτίρια

Abstract

This thesis examines the energy capability / performance of crystalline photovoltaic (PV) systems, when operating under outdoor environment conditions. Specifically, the thesis addresses the modeling, using appropriate analytical relationship, of the expected energy efficiency (power generation) of crystalline photovoltaics to external environmental conditions in various Greek regions, with different climate conditions and available solar energy. The modeling takes into account both, the climate parameters of Greek regions and the technical characteristics of crystalline photovoltaics.A case study of the PV systems in buildings is also included. Specifically, the evaluation criteria of a PV system operation in residential buildings is analyzed, in order to be more energy-autonomous to the extent practicable. The PV use for the energy autonomy of a building is an application that now seems to be economically viable, as the cost of PV in Greece has been significantly reduced in recent years, while the cost of electricity is growing.

Η διατριβή πραγματεύεται την αξιολόγηση της ενεργειακής συμπεριφοράς / απόδοσης των κρυσταλλικών φωτοβολταϊκών (Φ/Β), κατά τη λειτουργία τους σε συνθήκες εξωτερικού περιβάλλοντος και συγκεκριμένα στις κλιματικές συνθήκες των ελληνικών περιοχών. Στο πλαίσιο αυτό, αναπτύχθηκαν κατάλληλες αναλυτικές σχέσεις που μοντελοποιούν / παραμετροποιούν τον υπολογισμό της πραγματικής ενεργειακής απόδοσης των Φ/Β, λαμβάνοντας υπόψη τόσο τις κλιματικές παραμέτρους που επηρεάζουν την απόδοσή τους, καθώς και τα τεχνικά χαρακτηριστικά των Φ/Β. Παράλληλα αναπτύσσονται και αναλυτικές σχέσεις υπολογισμού των ωριαίων τιμών ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας αέρα, σε συνάρτηση με τις γεωγραφικές συντεταγμένες των ελληνικών περιοχών.Οι αναλυτικές σχέσεις που αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, εφαρμόστηκαν για τη μελέτη εφαρμογής κρυσταλλικών Φ/Β σε κτίρια κατοικιών. Αναλύθηκε και αξιολογήθηκε η ενεργειακή απόδοση Φ/Β εγκατάστασης, καθώς και η οικονομική βιωσιμότητά της επένδυσης αυτής στις διάφορες ελληνικές περιοχές, με στόχο τα κτίρια να καταστούν ενεργειακά αυτόνομα ή να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες μέσω συμψηφισμού σε σύνδεση με το τοπικό ηλεκτρικό δίκτυο. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλης χρήσης κτίρια (γραφεία, καταστήματα, εκπαίδευσης, νοσοκομεία, ξενοδοχεία κτλ).