ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΓΑ_ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ-ΙΙΙ
"Αξιοποίηση Μετεωρολογικών Δεδομένων για Ηλιακά Συστήματα Ενέργειας"
Το Εργαστήριο Ήπιων Μορφών Ενέργειας & Προστασίας του Περιβάλλοντος εκπονεί στα πλαίσια του Προγράμματος Αρχιμήδης-ΙΙΙ (σε συνεργασία με το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων και το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών) το Ερευνητικό Έργο "Meteorological Data Utilization for Solar Energy Systems", σε μια προσπάθεια ανάπτυξης σύγχρονων τεχνικών μέτρησης και αξιολόγησης του ηλιακού δυναμικού για την άριστη εφαρμογή συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας.
Αντικείμενο Ερευνητικού Έργου
Η επιλογή κάλυψης της ολοένα αυξανόμενης κατανάλωσης ενέργειας με τη χρήση συμβατικών καυσίμων δημιουργεί σημαντικά προβλήματα επιβάρυνσης της ατμόσφαιρας και γενικότερα του περιβάλλοντος. Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Οδηγία 2009/28/ΕΚ, η Ελλάδα θα πρέπει να καλύπτει έως το 2020 το 18% της ακαθάριστης τελικής κατανάλωσης ενέργειας από ΑΠΕ. Στα πλαίσια αυτά η Ελληνική Πολιτεία θέσπισε κίνητρα προώθησης(a) των ΑΠΕ στη χώρα μας, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην προώθηση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων(b). Παράλληλα η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για παραγωγή θερμικής ενέργειας (π.χ. ηλιακοί θερμοσίφωνες(c)) παραμένει οικονομικά βιώσιμη αλλά και ελκυστική, ενώ ένας από τους μελλοντικούς στόχους της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι η δημιουργία κτηρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης (zero energy building) με συμμετοχή συστημάτων ΑΠΕ για "on-site" παραγωγή ενέργειας. Σύμφωνα με τα παραπάνω, κρίνεται επιτακτική η προώθηση των ηλιακών συστημάτων παραγωγής ενέργειας στη χώρα μας, ιδιαίτερα εάν ληφθεί υπόψη το υψηλής ποιότητας ηλιακό δυναμικό που απαντάται σε ολόκληρη την επικράτεια. Για την επίτευξη όμως μέγιστης ενεργειακής απόδοσης αλλά και οικονομικής βιωσιμότητας των συστημάτων αυτών απαιτείται ακριβής προσδιορισμός των διαστάσεων τους(d) που με τη σειρά του προϋποθέτει αξιοποίηση όσο το δυνατόν πιο αξιόπιστων και λεπτομερών δεδομένων(e,f). Λαμβάνοντας υπόψη τα ανωτέρω, το ερευνητικό έργο "Αξιοποίηση Μετεωρολογικών Δεδομένων για Ηλιακά Συστήματα Ενέργειας" (Πρόταση 87 αξιολογηθείσα με την ανώτερη βαθμολογία στο σχετικό Πίνακα Αξιολόγησης) έχει ως στόχο τη δημιουργία ενός πρότυπου μοντέλου διαστασιολόγησης(g) ηλιακών ενεργειακών εγκαταστάσεων, μέσω του οποίου θα δίνεται η δυνατότητα υπολογισμού των απαιτούμενων διαστάσεων διαφορετικών ηλιακών ενεργειακών συστημάτων, τα οποία θα παρέχουν τη μέγιστη δυνατή ενεργειακή αυτονομία με το μικρότερο δυνατό ενεργειακό κόστος. Η καινοτομία του συγκεκριμένου έργου αφορά στη δημιουργία ηλιακού χάρτη της Ελλάδας καθώς και στην ανάπτυξη βάσεων δεδομένων στις οποίες θα περιέχονται αναλυτικά στοιχεία ηλιακής ακτινοβολίας και μετεωρολογικών μετρήσεων για το μεγαλύτερο μέρος της ελληνικής επικράτειας, καθώς επίσης και "προφίλ" ενεργειακών φορτίων τυποποιημένων καταναλωτών(h,i), με τελικό στόχο τη βέλτιστη διαστασιολόγηση ηλιακών εγκαταστάσεων. Σημαντικά στοιχεία του ερευνητικού προγράμματος συνδέονται με τα μαθήματα του MSc in Energy "Renewable Energy Technologies", "Building Energy Management" και "Demand Side Management and Energy Storage".
Υποδομή-Εξοπλισμός Εργαστηρίου
Για την υλοποίηση του ερευνητικού έργου στη διάθεση της ομάδας βρίσκεται ο ακτινομετρικός σταθμός του ΤΕΙ Πειραιά ο οποίος λειτουργεί από το 1991(j) και καταχωρεί μετρήσεις της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας, (α) ολικής στο οριζόντιο, (β) διάχυτης στο οριζόντιο, (γ) UV-global στο οριζόντιο, (δ) ολικής στο κατακόρυφο με προσανατολισμό Β., Ν., Α., και Δ. Οι μετρήσεις του σταθμού θα αξιοποιηθούν για τη συμπλήρωση της βάσης δεδομένων που θα δημιουργηθεί στα πλαίσια του έργου καθώς επίσης και για τον έλεγχο αξιοπιστίας των μοντέλων υπολογισμού της ηλιακής ακτινοβολίας. Ταυτόχρονα, σημαντική θα είναι για την εκπόνηση του έργου και η αξιοποίηση της υφιστάμενης υποδομής του Εργαστηρίου, δηλ. της εγκατάστασης φωτοβολταϊκών πλαισίων και της εγκατάστασης ηλιακών συλλεκτών που λειτουργούν στην οροφή του Εργαστηρίου Ήπιων Μορφών Ενέργειας & Προστασίας του Περιβάλλοντος.
Σχετικές Δημοσιεύσεις
(a)Zafirakis D., Chalvatzis K., Kaldellis J.K., 2013, "Socially Just" Support Mechanisms for the Promotion of Renewable Energy Sources in Greece", Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.21, pp.478-493.
(b)Kaldellis J.K., Zafirakis D., Kavadias K., Kondili E., 2011, "Optimum PV-Diesel Hybrid Systems for Remote Consumers of the Greek Territory", Applied Energy, Vol.97, pp.61-67.
(c)Kaldellis J.K., Kavadias K.A., Spyropoulos G., 2005, "Investigating the Real Situation of Greek Solar Water heating Market", Journal Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.9(5), pp.499-520.
(d)Kaldellis J.K., 2004, "Optimum Techno-Economic Energy-Autonomous Photovoltaic Solution for Remote Consumers throughout Greece", Journal of Energy Conversion and Management, Vol.45(17), pp.2745-2760.
(e)Kaldellis J.K., Kavadias K., Zafirakis D., 2012, "Experimental Validation of the Optimum Photovoltaic Panels' Tilt Angle for Remote Consumers", Renewable Energy, Vol.46, pp.179-191.
(f)Kaldellis J.K., Fragos P., Kapsali M., 2011, "Systematic experimental study of the pollution deposition impact on the energy yield of photovoltaic installations", Renewable Energy, Vol.36(10), pp. 2717-2724.
(g)Kaldellis J.K., 2010, "Optimum hybrid photovoltaic-based solution for remote telecommunication stations", Renewable Energy, Vol.35(10), pp. 2307-2315.
(h)Kaldellis J.K., Meidanis E., Zafirakis D., 2011, "Experimental Energy Analysis of a Stand-Alone Photovoltaic-Based Water Pumping Installation", Applied Energy, Vol.88(12), pp. 4556-4562.
(i)Tiligadas D., Kondili E., Kaldellis J.K., 2013, "Photovoltaic-Based Combined Electricity and Clean Water Production for Remote Small Islands", Journal of Desalination and Water Treatment, Vol.51(4-6), pp. 695-701.
(j)Koronakis P.S., Sfantos G.K., Paliatsos A.G., Kaldellis J.K., Garofalakis J.E., Koronaki I.P., 2002, "Interrelations of UV-global/global/diffuse Solar Irradiance Components and UV-global Attenuation on Air Pollution Episode Days in Athens, Greece", Atmospheric Environment, Vol.36(19), pp.3173-3181.
Σχετικά Videos
Time-lapse of a Kipp & Zonen SOLYS 2 sun tracker
