ECTS: 6
Ηλεκτρομηχανολογικά Συστήματα
Σκοπός
Αυτή η ενότητα μαθημάτων εστιάζει στο σχεδιασμό και στην ανάπτυξη συστημάτων μετρήσεων και των εφαρμογών αυτών σε διάφορα συστήματα όπως ηλεκτρομηχανολογικά, συστήματα μετατροπέων ηλεκτρονικών ισχύος, ενεργειακά συστήματα ανανεώσιμων μορφών ενέργειας (συγκεκριμένα σε διασυνδεδεμένα συστήματα ανεμογεννητριών και φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων).
Μαθησιακοί στόχοι
- Γενική περιγραφή ενός συστήματος μέτρησης και πεδία εφαρμογών.
- Τεχνικά χαρακτηριστικά-παράμετροι που χρησιμοποιούνται κατά την περιγραφή συστημάτων μέτρησης.
- Αρχές σχεδιασμού.
- Επεξεργασία σημάτων.
- Παθητικά δίκτυα, ενισχυτές.
- Αισθητήρες.
- Αξιοπιστία.
- Τεχνικές εξάλειψης λαθών.
- Θόρυβος σε συστήματα μετρήσεων.
- Συστήματα μετρήσεων υπερήχων.
- Πυρομετρία και Ραδιομετρία.
- Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας.
Ηλεκτρονικά Ισχύος
Σκοπός
Σε αυτή την ενότητα αναλύονται οι βασικές αρχές των μετατροπέων με ηλεκτρονικά ισχύος, δηλαδή ο σχεδιασμός και η λειτουργία τους και δίνεται έμφαση στην υπάρχουσα τεχνολογία αιχμής και το σύγχρονο επίπεδο εφαρμογών σε διάφορα ηλεκρομηχανολογικά συστήματα (π.χ. κινητήρια συστήματα), καθώς και σε εφαρμογές συστημάτων ανανεώσιμων μορφών ενέργειας (συγκεκριμένα σε διασυνδεδεμένα συστήματα ανεμογεννητριών και φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων). Τέλος, ολοκληρώνεται με τη μελέτη μοντέρνων μεθόδων που πραγματοποιούν αναλύσεις σημάτων, με τη βοήθεια ειδικών συστημάτων μετρήσεων και αισθητήρων, έτσι ώστε να ανιχνευθούν καταστάσεις σφαλμάτων στο σύστημα στο οποίο οι μετατροπείς των ηλεκτρονικών ισχύος είναι ενσωματωμένοι. Αυτή η ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω θέματα:
- Ημιαγωγικά Στοιχεία Ισχύος.
- Ανορθωτές.
- Αντιστροφείς.
- Ψαλιδιστές.
- Ευέλικτα Συστήματα Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας Εναλλασσομένου.
- Μοντελοποίηση Κινητηρίων - Ηλεκτρομηχανολογικών Συστημάτων.
- Μοντελοποίηση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου.
- Μεθόδους διάγνωσης βλαβών.
Συστήματα Ανανεώσιμων Μορφών Ενέργειας
Σκοπός
Σε αυτήν την ενότητα περιγράφονται οι μέθοδοι και οι τεχνικές που ακολουθούνται, έτσι ώστε να σχεδιαστούν εγκαταστάσεις διασυνδεδεμένων Αιολικών Πάρκων ή Φωτοβολταϊκών και να εκτιμηθεί η μέγιστη δυνατή διείσδυση της αναμενόμενης παραγόμενης ενέργειας. Αναλύονται μέθοδοι για την τεχνοοικονομική ανάλυση της οικονομικής βιωσιμότητας μιας εγκατάστασης, λαμβάνοντας υπόψη διεθνή καθιερωμένα και υιοθετημένα κριτήρια - δείκτες, όπως ο ΕΒΑ (Εσωτερικός Βαθμός Απόδοσης), η ΚΠΑ (Καθαρή Παρούσα Αξία), ο λόγος Ω/Κ (Ωφέλους/Κόστους) κ.λπ. Τελικά, ολοκληρώνεται με την αξιολόγηση του αντίκτυπου αυτού του είδους των εγκαταστάσεων στο Περιβάλλον και στην Τοπική ή την Εθνική Οικονομία. Αυτό επιτυγχάνεται με τον υπολογισμό δεικτών όπως τόνοι τοξικών αερίων COx, NOx, SOx) των οποίων αποφεύγεται η έκλυση στο περιβάλλον με την παραγωγή ισοδύναμης ηλεκτρικής ισχύος παραγόμενης από ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, καθώς και με τον υπολογισμό των ποσοτήτων (τόνων) των ορυκτών καυσίμων των οποίων η εισαγωγή και αγορά αποφεύγεται. Η συγκεκριμένη ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω θέματα:
- Συστήματα μέτρησης ανέμου και σχετική επεξεργασία των χρονοσειρών.
- Τύποι λογισμικού που χρησιμοποιούνται για την αποτίμηση - αξιολόγηση της αναμενόμενης παραγόμενης ενέργειας από ένα Αιολικό Πάρκο χρησιμοποιώντας μετρήσεις στην τοποθεσία που παρουσιάζει ενδιαφέρον, ή μετρήσεις από τοποθεσίες κοντά σε αυτήν και τη σχετική ορογραφία (γεωγραφικό ανάγλυφο), καθώς και τη σχετική τοπολογία - τοπογραφία.
- Βελτιστοποίηση της τοποθέτησης των Ανεμογεννητριών σε ένα Αιολικό Πάρκο, εφαρμόζοντας συγκεκριμένους κανόνες.
- Συστήματα μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας.
- Διασυνδεδεμένα συστήματα Φωτοβολταϊκών Εγκαταστάσεων.
- Οικονομική Ανάλυση της Βιωσιμότητας και σχετικοί δείκτες.
- Λειτουργία και συστήματα επιτήρησης της λειτουργίας.
- Περιβαλλοντικός Αντίκτυπος.
Βιβλιογραφία
1. John P. Bentley, "Principles of Measurement Systems", Pearson Prentice Hall, pp. 544, 2005.
2. Ernest O. Doebelin, "Measurement Systems: Application and Design", McGraw-Hill, N.Y., pp. 772, 1975.
3. Muhamad H. Rashid, "Power Electronics Handbook", Academic Press (Elsevier), pp. 1172, 2007.
4. M. D. Singh, K. B. Khanchandani, "Power Electronics", Tata-McGraw Hill, pp. 1096, 2008.
5. M. P. Kazmierkowski, R. Krishnan, F. Blaabjerc, "Control in Power Electronics, Selected Problems", Academic Press (Elsevier), pp. 516, 2002.
6. R. Mathur - Mohan and R. K. Varma, "Thyristor-based FACTS-controllers for electrical transmission systems", IEEE Press, New York, 1999.
7. R. Krishnan, "Electric Motor Drives Modeling, Analysis & Control", ISBN-13: 978-0130910141.
8. H. P. Garg, J. Prakash, "Solar Energy", Tata-McGraw Hill Education, 2000.
9. Tony Burton, Nick Jenkins, David Sharpe, Ervin Bossanyi, "Wind Energy Handbook", 2nd Edition, May 2011.
