Πειραματική μελέτη υβριδικού φωτοβολταϊκού/θερμικού συστήματος για τη διαχείριση υγρών αποβλήτων
Loading...
Date
2026-10-02
Authors
Καλλιμώρος, Αναστάσιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στην πειραματική μελέτη, τη θερμική αξιολόγηση και τον θερμοδυναμικό χαρακτηρισμό ενός υβριδικού φωτοβολταϊκού/θερμικού (PV/T) ηλιακού συστήματος. Βασικός σκοπός της έρευνας είναι ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών καμπυλών απόδοσης τόσο του μεμονωμένου συλλέκτη όσο και της συνολικής εγκατάστασης. Απώτερος στόχος είναι η αποτίμηση της ικανότητας του συστήματος να λειτουργήσει ως αυτόνομος θερμικός αντιδραστήρας για τη μελλοντική διαχείριση υγρών φαρμακευτικών αποβλήτων, εξασφαλίζοντας τις απαιτούμενες ενεργειακές συνθήκες.
Για τις ανάγκες της μελέτης, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε μια ολοκληρωμένη πειραματική διάταξη. Η εγκατάσταση περιλαμβάνει έναν υβριδικό συλλέκτη (Fototherm FT250), κλειστό υδραυλικό κύκλωμα με εναλλάκτη θερμότητας, δεξαμενές αποθήκευσης και χημικής κατεργασίας, κυκλώματα ανακυκλοφορίας, καθώς και πλήρες ηλεκτρικό δίκτυο με δυνατότητα επιβολής μεταβαλλόμενων φορτίων κατανάλωσης. Για την ασφαλή προσομοίωση της θερμικής κατεργασίας του υγρού αποβλήτου χρησιμοποιήθηκε νερό δικτύου, καθώς παρουσιάζει πρακτικά ταυτόσημες θερμοφυσικές ιδιότητες. Η συλλογή και παρακολούθηση των δεδομένων (θερμοκρασίες, παροχή, πίεση, ηλεκτρική ισχύς, ηλιακή ακτινοβολία) υλοποιήθηκε μέσω ενός προηγμένου συστήματος απόκτησης δεδομένων (DAQ), με πυρήνα το καταγραφικό CR1000X της Campbell Scientific.
Η μεθοδολογία στηρίχθηκε στην εκτέλεση και ανάλυση ημερήσιων πειραματικών κύκλων υπό πραγματικές μετεωρολογικές συνθήκες, εξετάζοντας τη δυναμική απόκριση της διάταξης με και χωρίς την επιβολή ηλεκτρικού φορτίου. Τα πρωτογενή δεδομένα υπέστησαν ενδελεχή στατιστική επεξεργασία εφαρμόζοντας τη μέθοδο σταθερής κατάστασης (steady-state) για την αξιολόγηση του συλλέκτη και τη μέθοδο των ακροτάτων (min-max) για τη συνολική εγκατάσταση.
Τα αποτελέσματα ανέδειξαν την αξιοπιστία της μηχανολογικής διαμόρφωσης. Το σύστημα πέτυχε μέγιστη θερμική απόδοση της τάξης του 31% για τον μεμονωμένο συλλέκτη και 25.5%-27% για το συνολικό σύστημα. Το σημαντικότερο εύρημα της πειραματικής διαδικασίας ήταν η επιβεβαίωση της ικανότητας της διάταξης να ανυψώνει αποτελεσματικά και να διατηρεί τη θερμοκρασία του όγκου του ρευστού στο κρίσιμο εύρος των 50-60°C. Το γεγονός αυτό τεκμηριώνει πλήρως τη θερμοδυναμική και ηλεκτρική του επάρκεια προκειμένου να υποστηρίξει απαιτητικές διεργασίες απορρύπανσης υγρών αποβλήτων.
Description
Keywords
Υβριδικός συλλέκτης PV/T, Χαρακτηριστική καμπύλη απόδοσης, Διαχείριση υγρών αποβλήτων