ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ

Κωδικός Έργου:  Τ1ΕΔΚ-04659

Τίτλος Έργου:  Ολοκληρωμένο Σύστημα Επιτήρησης, Διαχείρισης και Αναζωογόνησης Φ/Β Διατάξεων https://smartsensors4pv.gr/

 

ΔΙΚΑΙΟΥΧΟΙ ΦΟΡΕΙΣ ΣΥΜΠΡΑΞΗΣ

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Πανεπιστήμιο Πατρών (Συντονιστής ), Τμήμα Επιστήμης των Υλικών, Πανεπιστήμιο Πατρών (ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ
ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ), Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας, Πανεπιστήμιο Πατρών, ECOVAR POWER OE , HABITATIO CFM AE.

Αντικείμενο του έργου

Dimitrios Varvitsiotis, CEO Ecovar Power

Σύντομη παρουσίαση για τον Σχεδιασμό και την Υλοποίηση Έξυπνου Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων για Φωτοβολταϊκά Συστήματα

Σύνοψη

Το προτεινόμενο έργο επικεντρώνεται στον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός Έξυπνου Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων (ΑΔΑ) με σκοπό να αντιμετωπιστούν προβλήματα που εμφανίζονται σε μεγάλα Φωτοβολταϊκά Συστήματα/Φωτοβολταϊκά Πάρκα (ΦΠ). Το σύστημα στοχεύει στον σχεδιασμό ενός καινοτόμου ΑΔΑ που θα συλλέγει και θα χρησιμοποιεί δεδομένα που επηρεάζουν τη λειτουργία του ΦΠ, εστιάζοντας κυρίως στο φαινόμενο της Απορρόφησης με Δυναμική Επίδραση (PID). Το PID αποτελεί κύριο παράγοντα που οδηγεί σε μείωση της ενεργειακής απόδοσης στα ΦΠ, ειδικά σε μεγάλες εγκαταστάσεις, όπου μελέτες έχουν δείξει απώλειες ενέργειας που υπερβαίνουν το 25% μετά από 2-3 χρόνια λειτουργίας.

Η χρήση των ΑΔΑ θα βοηθήσει όχι μόνο στον εντοπισμό του PID, αλλά και στον εντοπισμό άλλων τεχνικών προβλημάτων στα ΦΠ, συμβάλλοντας στη γρήγορη αντιμετώπισή τους. Εκτός από τον σχεδιασμό των ΑΔΑ και την ανάπτυξη αλγορίθμων ελέγχου, θα σχεδιαστούν και κατασκευαστούν αισθητήρες νέου τύπου βασισμένοι σε μεταλλικά νανοσωματίδια και μεταλλικά περιοδικά πλέγματα για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας, της υγρασίας και άλλων σχετικών χαρακτηριστικών στα ΦΠ.

Τα δεδομένα που συλλέγονται από το ΑΔΑ και οι πληροφορίες που παράγονται από τους αλγόριθμους που αναπτύσσονται στο πλαίσιο αυτού του έργου θα διατίθενται στους τελικούς χρήστες μέσω κατάλληλου λογισμικού για την πρόβλεψη προβλημάτων και την έγκαιρη προειδοποίηση. Επιπλέον, θα υλοποιηθεί ένα σύστημα απομακρυσμένης αναζωογόνησης προβληματικών πλαισίων ΦΠ με την εφαρμογή ανάστροφης τάσης μεταξύ των ακροδεκτών του Φ/Β που βραχυκυκλώνονται και του πλαισίου που θεωρείται γειωμένο, ιδίως κατά τις νυκτερινές ώρες, για τη μείωση των επιπτώσεων του PID. Αυτή η διάταξη θα ενεργοποιείται απομακρυσμένα.

Επιπλέον, στο πλαίσιο αυτού του έργου, προτείνεται η χρήση των ΑΔΑ στη νέα τοπολογία των Φωτοβολταϊκών Πλαισίων που χρησιμοποιούν μικρο-αντιστροφέα, για αποκεντρωμένο έλεγχο και αυξημένη απορρόφηση ηλεκτρικής ενέργειας.

Συνολικά, αυτό το έργο στοχεύει στον σχεδιασμό ενός ευέλικτου ΑΔΑ με κατάλληλους αισθητήρες που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μελλοντικές εφαρμογές ΦΠ. Επιπλέον, η μελέτη της συμπεριφοράς των πλαισίων ΦΠ με μικρο-αντιστροφέα και η χρήση ΑΔΑ θα επιτρέψει την αξιολόγηση αυτής της προσέγγισης σε σύγκριση με την τρέχουσα πρακτική σχεδιασμού Φωτοβολταϊκών Πλαισίων με κεντρικό αντιστροφέα.

Στόχοι

  1. Σχεδιασμός και υλοποίηση Έξυπνου Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων (ΑΔΑ) για μεγάλα Φωτοβολταϊκά Συστήματα/Πάρκα (ΦΠ).
  2. Ανάπτυξη αλγορίθμων για την παρακολούθηση, την πρόβλεψη και την αντιμετώπιση λειτουργικών και ενεργειακών προβλημάτων, με κύρια εστίαση στην αντιμετώπιση του PID.
  3. Δημιουργία νέων αισθητήρων βασισμένων σε μεταλλικά νανοσωματίδια και περιοδικά πλέγματα για την παρακολούθηση θερμοκρασίας, υγρασίας και άλλων σχετικών χαρακτηριστικών στα ΦΠ.
  4. Διάθεση δεδομένων και αναλύσεων από τους αλγόριθμους στους τελικούς χρήστες μέσω κατάλληλου λογισμικού για πρόβλεψη προβλημάτων και έγκαιρες προειδοποιήσεις.
  5. Υλοποίηση συστήματος απομακρυσμένης αναζωογόνησης για προβληματικά πλαίσια ΦΠ με την εφαρμογή ανάστροφης τάσης κατά τις νυκτερινές ώρες.
  6. Αξιολόγηση της χρήσης των ΑΔΑ σε πλαίσια ΦΠ με μικρο-αντιστροφέα για αποκεντρωμένο έλεγχο και αυξημένη απορρόφηση ενέργειας.

Μεθοδολογία

Σχεδιασμός και Υλοποίηση ΑΔΑ

  • Καθορισμός της αρχιτεκτονικής και των προδιαγραφών του Έξυπνου ΑΔΑ.
  • Επιλογή κατάλληλων πρωτοκόλλων επικοινωνίας για τη μετάδοση δεδομένων.
  • Τοποθέτηση αισθητήρων σε στρατηγικά σημεία εντός του ΦΠ.
  • Ανάπτυξη φιλικού προς τον χρήστη περιβάλλοντος διαχείρισης του ΑΔΑ.

Ανάπτυξη Αλγορίθμων

  • Ανάλυση ιστορικών δεδομένων των συστημάτων ΦΠ για τον εντοπισμό προτύπων του PID.
  • Δημιουργία αλγορίθμων για τον εντοπισμό, την πρόβλεψη και την αντιμετώπιση του PID.
  • Εφαρμογή πραγματικού χρόνου παρακολούθησης και ανάλυσης δεδομένων.
  • Ανάπτυξη συστήματος προειδοποίησης για τους τελικούς χρήστες.

Σχεδιασμός και Κατασκευή Αισθητήρων

  • Έρευνα και ανάπτυξη αισθητήρων βασισμένων σε μεταλλικά νανοσωματίδια και περιοδικά πλέγματα.
  • Διεξαγωγή εργαστηριακών δοκιμών για την επαλήθευση της ακρίβειας των αισθητήρων.
  • Ενσωμάτωση των αισθητήρων στον ΑΔΑ.

Σύστημα Απομακρυσμένης Αναζωογόνησης

  • Σχεδιασμός μηχανισμού για την απομακρυσμένη εφαρμογή ανάστροφης τάσης κατά τις νυκτερινές ώρες.
  • Υλοποίηση μέτρων ασφαλείας για την προστασία των συστημάτων ΦΠ.
  • Ανάπτυξη συστήματος απομακρυσμένου ελέγχου για την ενεργοποίηση της αναζωογόνησης.

Αξιολόγηση των ΑΔΑ σε Πλαίσια με Μικρο-Αντιστροφέα

  • Αξιολόγηση της απόδοσης των πλαισίων ΦΠ με μικρο-αντιστροφέα.
  • Σύγκριση των ποσοστών απορρόφησης ενέργειας με τα παραδοσιακά συστήματα κεντρικού αντιστροφέα.
  • Ανάλυση της επίδρασης των ΑΔΑ στον αποκεντρωμένο έλεγχο.

Αναμενόμενα Αποτελέσματα

  1. Ένα πλήρως λειτουργικό Έξυπνο Ασύρματο Δίκτυο Αισθητήρων προσαρμοσμένο για τα συστήματα Φωτοβολταϊκών.
  2. Αλγόριθμοι ικανοί για τον εντοπισμό και την αντιμετώπιση του PID και άλλων λειτουργικών προβλημάτων.
  3. Νέοι αισθητήρες για θερμοκρασία, υγρασία και άλλα χαρακτηριστικά ΦΠ.
  4. Σύστημα προειδοποίησης για τους τελικούς χρήστες.
  5. Σύστημα απομακρυσμένης αναζωογόνησης για τα προβληματικά πλαίσια ΦΠ.
  6. Αξιολόγηση της απόδοσης των ΑΔΑ σε πλαίσια με μικρο-αντιστροφέα.

Συμπεράσματα

Αυτό το έργο στοχεύει στην αντιμετώπιση και την πρόληψη προβλημάτων που επηρεάζουν τα Φωτοβολταϊκά Συστήματα/Φωτοβολταϊκά Πάρκα μέσω της χρήσης Έξυπνου Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων. Η αντιμετώπιση του φαινομένου PID και η παρακολούθηση των συστημάτων θα βοηθήσουν στη μείωση απωλειών ενέργειας και στη βελτίωση της απόδοσης των ΦΠ. Παράλληλα, η ανάπτυξη νέων αισθητήρων και η αξιολόγηση της νέας τοπολογίας ΦΠ με μικρο-αντιστροφέα θα συμβάλουν στην εξέλιξη της τεχνολογίας στον τομέα των Φωτοβολταϊκών Συστημάτων.