Πρακτική Άσκηση - ΕΣΠΑ Αντικείμενο : Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Τόπος : Εργαστήριο Γεωργικής Μηχανολογίας Γ.Π.Α. Υπεύθυνος Καθηγητής : Γ. Παπαδάκης Αναστάσιος.

Παρουσίαση με θέμα: "Πρακτική Άσκηση - ΕΣΠΑ Αντικείμενο : Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Τόπος : Εργαστήριο Γεωργικής Μηχανολογίας Γ.Π.Α. Υπεύθυνος Καθηγητής : Γ. Παπαδάκης Αναστάσιος."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Πρακτική Άσκηση - ΕΣΠΑ Αντικείμενο : Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Τόπος : Εργαστήριο Γεωργικής Μηχανολογίας Γ.Π.Α. Υπεύθυνος Καθηγητής : Γ. Παπαδάκης Αναστάσιος Μπιθυμήτρης Φοιτητής Γ.Π.Α.

2 Εργαστήριο Γεωρικής Μηχανολογίας Γ.Π.Α. Αντικείμενα Μηχανολογικός εξοπλισμός γεωργικών εκμεταλλεύσεων Μετρήσεις στη γεωργική μηχανική, μετρολογία, αυτοματισμοί στη γεωργία, ρομποτική Ορθολογική χρήση ενέργειας και εφαρμογές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Μετασυλλεκτικοί & Μετασυγκομιστικοί χειρισμοί. Αποθήκευση και συντήρηση γεωργικών προϊόντων. Ψυχροσυντήρηση Οι εγκαταστάσεις που αφορούν στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας βρίσκονται : Στη στέγη του κτιρίου έκθεσης των γεωργικών μηχανημάτων Στο χώρο του Εργαστηρίου Γεωργικής Μηχανολογίας

3 Στέγη κτιρίου έκθεσης των γεωργικών μηχανημάτων -Ι Υπάρχουν εγκατεστημένες συστοιχίες φωτοβολταϊκών που χρησιμοποιούνται για εκπαιδευτικούς λόγους και επιδείξεις από το εκπαιδευτικό προσωπικό κατά τη διάρκεια του πρακτικού μέρους του μαθήματος «Τεχνολογίες Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας» και είναι τριών ειδών. Thin film panels Αποτελούνται από ένα λεπτό στρώμα πυριτίου τοποθετημένο ομοιόμορφα σε κατάλληλο υπόβαθρο Έχουν μεγάλο εύρος εφαρμογών, ιδιαίτερα σε καμπύλες ή εύκαμπτες επιφάνειες Παρουσιάζουν μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στην απορρόφηση του φωτός Η απόδοσή τους είναι μικρότερη των κρυσταλλικών (περίπου 6%) Έχουν φθηνό κόστος κατασκευής Είναι ιδανικά σε εφαρμογές όπου δεν απαιτείται υψηλή απόδοση

4 Πολύ-κρυσταλλικά panels Κατασκευάζονται από ράβδους λιωμένου και επανακρυσταλλομένου πυριτίου Η διαδικασία κατασκευής τους είναι απλούστερη από εκείνη των μονοκρυσταλλικών Έχουν φθηνότερο κόστος παραγωγής Έχουν απόδοση της τάξεως του 12% Στέγη κτιρίου έκθεσης των γεωργικών μηχανημάτων -ΙΙ

5 Μόνο-κρυσταλλικά panels Κατασκευάζονται από κυψέλες που έχουν κοπεί από ένα κυλινδρικό κρύσταλλο πυριτίου Αποτελούν τα πιο αποδοτικά φωτοβολταϊκά με αποδόσεις της τάξεως του 15% Είναι πολύπλοκη κατασκευή με αποτέλεσμα το υψηλότερο κόστος Στέγη κτιρίου έκθεσης των γεωργικών μηχανημάτων -ΙΙΙ

6 Χώρος Εργαστηρίου Γεωργικής Μηχανολογίας Στο χώρο υπάρχουν: (1) η μονάδα αφαλάτωσης αντίστροφης όσμωσης και (2) το μικρό- δίκτυο και η κυψέλη καυσίμου, που επίσης χρησιμοποιούνται για εκπαιδευτικούς λόγους και επιδείξεις στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος «Τεχνολογίες Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας» Αφαλάτωση Η μονάδα μειώνει την αλατότητα του θαλασσινού νερού καθιστώντας το πόσιμο Για περισσότερες πληροφορίες: 1) A direct coupled photovoltaic seawater reverse osmosis desalination system toward battery based systems — a technical and economical experimental comparative study, Essam Sh. Mohamed a,,, G. Papadakis a, E. Mathioulakis b, V. Belessiotis bEssam Sh. Mohamed aG. Papadakis aE. Mathioulakis bV. Belessiotis b 2) Αn experimental comparative study of the technical and economic performance of a small reverse osmosis desalination system equipped with an hydraulic energy recovery unit, Essam Sh. Mohamed a,,, G. Papadakis a, E. Mathioulakis b, V. Belessiotis bEssam Sh. Mohamed aG. Papadakis aE. Mathioulakis bV. Belessiotis b

7 Μικρόδικτυο. Για περισσότερες πληροφορίες: 1) Polygeneration microgrids: A viable solution in remote areas for supplying power, potable water and hydrogen as transportation fuel George Kyriakarakos, Anastasios I. Dounis, Stelios Rozakis, Konstantinos G. Arvanitis, George Papadakis 2) Intelligent demand side energy management system for autonomous polygeneration microgrids George Kyriakarakos, Dimitrios D. Piromalis, Anastasios I. Dounis, Konstantinos G. Arvanitis, George Papadakis

8 Πειράματα Ασκούμενου Linear current booster (LCB) Ένας ηλεκτροκινητήρας κατά την εκκίνηση του απαιτεί ρεύμα (τάση) αρκετά μεγαλύτερο από αυτό που χρειάζεται για να λειτουργεί στο ελάχιστο φορτίο. Σε συνθήκες μειωμένης ηλιακής ακτινοβολίας (πρωινές ώρες, ημέρες με συννεφιά), το ρεύμα που παρέχεται από την φωτοβολταϊκή συστοιχία δεν είναι αρκετό για να εκκινηθεί ο ηλεκτροκινητήρας. Ο κινητήρας θα μπορούσε να λειτουργεί με μειωμένο φορτίο, αλλά κάτι τέτοιο δε συμβαίνει, διότι δεν δύναται να εκκινηθεί. Ο LCB λειτουργεί ως ενισχυτής της ένταση του ρεύματος βοηθώντας τον κινητήρα να εκκινήσει, μειώνοντας την τάση του ρεύματος.

9  Έγινε σύνδεση του LCB (τύπος PPT 12-24/30) σε ένα μηχανισμό αφαλάτωσης, ο οποίος ηλεκτροδοτείται από μια συστοιχία φωτοβολταϊκών και στη συνέχεια μετρήθηκε η τάση και η ένταση του ρεύματος πριν και μετά τον LCB.  Το πείραμα έλαβε χώρα σε ημέρα με έντονη ηλιοφάνεια. Πείραμα

10 PVSwitchLCBGenerator PPT 12/24-30 Ρεύμα (A) Τάση (V) Ισχύς (W) Ρεύμα (A) Τάση (V) Ισχύς (W) starts 100% Ρεύμα (A) Τάση (V) Ισχύς (W) Πίεση (Bar) l/h 11:42 - 11:4518,6530,3565,09518,53055590%20,325,6519,688,6800 11:50 - 11:551930,2573,818,83056490%20,425,2514,088,7810 12:00 - 12:0519,330,2582,86193057090%21,525,5548,258,7800 12:10 - 12:1517,730,2534,5417,430,1523,7490%19,625,9507,648,6800 12:20 - 12:2519,530,2588,919,430,1583,9490%21,226,6563,929,5850 12:30 - 12:3519,230,4583,6819,130,1574,9190%20,926,2547,589,3840 12:40 - 12:451830,2543,61830,1541,890%2025,25048,8810 Πίνακας 1, Μετρήσεις πειράματος

11

12

13

14 Συμπεράσματα Στον πίνακα 1 και στα διαγράμματα 1,2 παρατηρήθηκε ότι η μετρούμενη τάση μετά τον LCB μειώθηκε, ενώ η ένταση του ρεύματος αυξήθηκε. Επομένως, το εξάρτημα αυτό είναι χρήσιμο σε περιπτώσεις μειωμένης ηλιοφάνειας, αφού θα επιτρέψει την εκκίνηση του κινητήρα. «Κερδίζουμε» ώρες λειτουργίας του κινητήρα, άρα παράγεται περισσότερο πόσιμο νερό από την μονάδα αφαλάτωσης. Στο διάγραμμα 3 παρατηρείται μείωση της ισχύος του κινητήρα λόγω της αύξησης της έντασης του ρεύματος για την εκκίνηση του κινητήρα. Αυτό συμβαίνει γιατί ο LCB είναι στην ουσία αντιστάτης, ο οποίος όταν γίνει η εκκίνηση απομονώνεται αυτομάτως από το κύκλωμα και η ισχύς επανέρχεται στην αρχική τιμή της. Σε περιπτώσεις ικανοποιητικής ηλιοφάνειας μειώνει την ισχύ του κυκλώματος και για τους ίδιους λόγους η χρήση του δεν συνίσταται.

15 Κυψέλη καυσίμου (fuel cell)  Ηλεκτροχημική συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του υδρογόνου σε ηλεκτρισμό χωρίς τη μεσολάβηση της καύσης  Υδρογόνο και οξυγόνο αντιδρούν με την παρουσία ηλεκτρολύτη και παράγουν νερό  Ταυτόχρονα αναπτύσσεται ένα ηλεκτροχημικό δυναμικό που προκαλεί ροή ηλεκτρικού ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα (φορτίο) 1.Φωτοβολταϊκή Κυψέλη 2.Μονάδα ηλεκτρόλυσης 3.Δοχεία αποθήκευσης υδρογόνου – οξυγόνου 4.Δοχεία αντιστάθμισης 5. Κυψέλη καυσίμου 6. Φορτίο (ανεμιστήρας) 1 2 3 5 6 4

16 Η συσκευή εκτέθηκε στην ηλιακή ακτινοβολία Η μεμβράνη ανταλλαγής φωτονίων (Photon Membrane Electrolyzer - PEM) με την βοήθεια του ηλεκτρολύτη διασπάει το αποσταγμένο νερό στα δοχεία σε υδρογόνο και οξυγόνο. 2Η 2 Ο + Ενέργεια  2 Η 2 + Ο 2 Το υδρογόνο και το οξυγόνο συγκεντρωνόταν στα δοχεία που περιείχαν αποσταγμένο νερό και δημιουργώντας συνθήκες πίεσης, εκτόπιζαν το νερό στο πάνω μέρος των δοχείων (δοχεία αντιστάθμισης). Όταν η ποσότητα των παραγόμενων αερίων έφτανε στο μέγιστο (20cm 3 ), η μονάδα ηλεκτρόλυσης αποσυνδέονταν και συνδέονταν το φορτίο (ανεμιστήρας). Η κυψέλη υδρογόνου φέρει οπή απελευθέρωσης της πίεσης του κυκλώματος των δύο αερίων. Ανοίγοντας τις οπές της κυψέλης υδρογόνου, το υδρογόνο και το οξυγόνο αντιδρούσαν το ένα με το άλλο μέσα στην κυψέλη καυσίμου και με αυτή με την διαδικασία παραγόταν ηλεκτρισμός και νερό. 2 Η 2 + Ο 2  2Η 2 Ο + Ενέργεια Με τον παραγόμενο ηλεκτρισμό λειτουργούσε το φορτίο (ανεμιστήρας). Μετρήθηκαν:  Ο χρόνος μέχρι τη παραγωγή μέγιστης ποσότητας υδρογόνου.  Ο χρόνος κατανάλωσης του υδρογόνου  Η ένταση και την τάση στην κυψέλη και στον ανεμιστήρα Πείραμα

17 Κυψέλη Φ/ΒΦορτίοΦόρτισηΑποφόρτιση Ενέργεια Φορτίου Παραγώμενη ενέργεια Απόδοση 31-Οκτ Ρεύμα (Α) Τάση (V) Ρεύμα (Α) Τάση (V) minsecminsec(Wh) % 0,221,630,050,758425(*)40(*) 0,0035420,0519976,81% 0,221,630,050,758382650 0,0167710,05159932,50% 0,221,630,050,7584211(**)24(**) 0,0071250,05199713,70% 0,221,630,050,75838 30 0,0240630,05159946,63% 2-Νοε0,251,630,010,739202920 0,0035690,0630095,66% 0,251,630,010,73930 00,0641340,00% 0,251,630,010,738103521 0,0043010,0551327,80% M.O0,009895 Μ.Ο.0,055638 (*)Είναι η πρώτη μέτρηση του πειράματος (**) Στη συγκεκριμένη μέτρηση, αφήσαμε την τάπα του υδρογόνου ανοικτή περισσότερο διάστημα, και μεγάλη ποσότητα υδρογόνου διέφυγε στον αέρα. Αποτελέσματα

18 Αυτή η μέθοδος παραγωγής ηλεκτρισμού, χρησιμοποιεί το υδρογόνο ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας. Με την αποθήκευση υδρογόνου είναι δυνατή η αντικατάσταση της κοινής μεθόδου αποθήκευσης με μπαταρία μολύβδου οξέος. Ο χρόνος επαναφόρτισης της μεθόδου αυτής είναι μικρότερος από μια μπαταρία μολύβδου οξέος. Η παραγωγή του υδρογόνου με την μέθοδο της ηλεκτρόλυσης νερού με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακή, αιολική, κτλ) χρησιμοποιεί νερό, το οποίο επανασχηματίζεται κατά την χρήση του υδρογόνου για παραγωγή ενέργειας (μηδενική περιβαλλοντική επίδραση). Έχει μεγάλες απώλειες και σχετικά μικρή απόδοση. Έχει μικρότερο χρόνο αυτόεκφόρτησης από μια μπαταρία μολύβδου οξέος. Συμπεράσματα