“Μελέτη μεθόδων ανίχνευσης του μέγιστου σημείου ισχύος φωτοβολταϊκών πλαισίων”, Φανούριος Μαρκάκης, ΔΠΘ, Ξάνθη, 2019

Η συνεχής αύξηση των ενεργειακών απαιτήσεων, σε συνδυασμό με τη μείωση των αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων αποτελεί μείζον ζήτημα που απασχολεί τη σύγχρονη εποχή. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στηριζόταν μέχρι πρότινος στις ορυκτές πρώτες ύλες, όπως ο λιγνίτης, ο άνθρακας, το φυσικό αέριο και τα πετρελαιοειδή προϊόντα. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ορυκτά καύσιμα έχει σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η υπερθέρμανση του πλανήτη (φαινόμενο του θερμοκηπίου), καθώς και η κλιματική αλλαγή οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στα ορυκτά καύσιμα, λόγω της έκλυσης μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Όλα αυτά τα προβλήματα έχουν οδηγήσει τη διεθνή κοινότητα στην καθιέρωση ορισμένων κανόνων σχετικά με τη μείωση των ρύπων (πρωτόκολλο του Κιότο, 20-20-20 της ευρωπαϊκής ένωσης), και ταυτόχρονα στην εύρεση εναλλακτικών μορφών ενέργειας για εκμετάλλευση. Ο φόβος πυρηνικών ατυχημάτων και οι επιπτώσεις που αυτά έχουν στο περιβάλλον και στον άνθρωπο έχουν φέρει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (Α.Π.Ε.) στο προσκήνιο.
Η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για παραγωγή από φωτοβολταϊκά (Φ/Β) στοιχεία ήταν περιορισμένη λόγω του αυξημένου κόστους και της χαμηλής απόδοσης των Φ/Β στοιχείων. Στη σύγχρονη εποχή όμως, λόγω της μείωσης του κόστους και της ραγδαίας ανάπτυξης του τομέα των ηλεκτρονικών ισχύος, παρατηρείται μία ολοένα αυξανόμενη ζήτηση για Φ/Β συστήματα. Η ηλιακή ενέργεια και το φωτοβολταϊκό φαινόμενο αναλύονται στο 1ο κεφάλαιο.
Στο 2ο κεφάλαιο αναλύονται τεχνικές εύρεσης του μέγιστου σημείου ισχύος (MPPT). Παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα – μειονεκτήματα της κάθε τεχνικής και εξηγούνται πώς υλοποιούνται στην πράξη.
Στο 3ο κεφάλαιο αναλύονται τοπολογίες DC-DC μετατροπέων. Για κάθε μετατροπέα γίνεται παρουσία της τοπολογίας του, του τρόπου λειτουργίας του και παρουσιάζονται διαγράμματα λειτουργίας.
Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάλυση και ο σχεδιασμός της πειραματικής διάταξης. Συγκεκριμένα, αναλύεται το κύκλωμα ισχύος και το κύκλωμα ελέγχου ενώ παρουσιάζονται οι υπολογισμοί των τιμών των στοιχείων που χρησιμοποιήθηκαν σε κάθε κύκλωμα.
Στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι προσομοιώσεις του συστήματος σε περιβάλλον Simulink του Matlab. Γίνεται αξιολόγηση των μεθόδων ανίχνευσης του μέγιστου σημείου ισχύος.
Στο 6ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η κατασκευή της πειραματικής διάταξης και πειραματικά αποτελέσματα. Αρχικά παρατίθενται ο τρόπος κατασκευής της πλακέτας της διάταξης και οι υπολογισμοί που απαιτήθηκαν για τον σκοπό αυτόν. Στη συνέχεια παρουσιάζονται διαγράμματα του βαθμού απόδοσης του μετατροπέα και κυματομορφές λειτουργίας του. Τέλος, παρατίθενται κυματομορφές του συστήματος για την περίπτωση εύρεση του μέγιστου σημείου ισχύος του φωτοβολταϊκού πάνελ.
Στο 7ο κεφάλαιο αναφέρονται τα συμπεράσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας και παρατίθενται προτάσεις για περαιτέρω διερεύνηση.