
Το έργο
Ολοκληρωμένο Σύστημα Επιτήρησης, Διαχείρισης και Αναζωογόνησης Φ/Β Διατάξεων
Τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (ΑΔΑ) είναι μία νέα και διαρκώς εξελισσόμενη τεχνολογία αιχμής, καθώς αποτελούνται από υπολογιστικούς κόμβους που επικοινωνούν ασύρματα μεταξύ τους, οργανώνονται δυναμικά δημιουργώντας αδόμητα δίκτυα με κατάλληλες τοπολογίες, έχουν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, υποστηρίζουν μεγάλη ποικιλία αισθητήρων για επιτήρηση περιβαλλοντικών συνθηκών ή άλλων ηλεκτρικών και μηχανικών μεγεθών, εφαρμόζουν προηγμένες τεχνολογίες ΙοΤ (Internet of Things), έχουν χαμηλό κόστος αγοράς και εγκατάστασης και δίνουν τη δυνατότητα στον απλό χρήστη να τα διαχειριστεί απομακρυσμένα από εύχρηστο γραφικό περιβάλλον.
Τα ΑΔΑ παρέχουν τη δυνατότητα συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων σε συστήματα που καθιστούν την εφαρμογή συμβατικών τεχνολογιών δικτύου δύσκολη. Τα ΑΔΑ μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ανίχνευση διαφόρων προβλημάτων σε διάφορες εφαρμογές, με βασικό στόχο τη βελτίωση της συνολικής λειτουργίας της εφαρμογής και την πιθανή ανίχνευση σφαλμάτων, έχοντας ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της
αποδοτικότητας του συστήματος.
Η παρούσα πρόταση εστιάζει στη σχεδίαση και υλοποίηση ενός ΑΔΑ για την επίλυση προβλημάτων που εμφανίζονται σε μεγάλα Φωτοβολταϊκά Συστήματα/Φωτοβολταϊκά Πάρκα (ΦΠ). Λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος των επενδύσεων σε ΦΠ, καθώς και το μεγάλο χρόνο απόσβεσης τους, τα φαινόμενα που οδηγούν σε μείωση της ενεργειακής τους απόδοσης πρέπει να περιοριστούν. Το σύστημα που προτείνεται, αφορά το
σχεδιασμό ενός καινοτόμου ΑΔΑ που θα συλλέγει και θα αξιοποιεί δεδομένα που επηρεάζουν τη λειτουργία του ΦΠ, καθώς και την πρόβλεψη και την επιδιόρθωση προβλημάτων λειτουργίας και ενεργειακής απόδοσης, εστιάζοντας, κατά κύριο λόγο, στο φαινόμενο Potential Induced Degradation (PID). Το PID αποτελεί ένα από τους κυριότερους λόγους μείωσης της ενεργειακής απόδοσης του ΦΠ και συναντάται σε ΦΠ μεγάλης κλίμακας. Από μελέτες έχει αποδειχθεί ότι λόγω του φαινομένου αυτού, η ενεργειακή απόδοση μπορεί να μειωθεί άνω του 25%, μετά από 2-3 έτη λειτουργίας. Η χρήση ΑΔΑ θα συμβάλει και στην ανίχνευση άλλων τεχνικών βλαβών που παρουσιάζονται στα ΦΠ και θα συνεισφέρει στην ταχεία επίλυσή τους.
Εκτός του σχεδιασμού του ΑΔΑ και της υλοποίησης των κατάλληλων αλγορίθμων ελέγχου, θα σχεδιαστούν και κατασκευαστούν νέου τύπου αισθητήρες βασισμένοι σε μεταλλικά νανοσωματίδια και μεταλλικά περιοδικά πλέγματα, για τον έλεγχο θερμοκρασίας και υγρασίας και άλλων πιθανών χαρακτηριστικών που συναντώνται σε ένα ΦΠ. Λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαίτερες λειτουργικές και περιβαλλοντικές συνθήκες που συναντώνται στα ΦΠ, αυτοί οι νέοι αισθητήρες είναι δυνατόν να μας δώσουν μια τεχνολογική διαφορά σε σχέση με υπάρχοντες αισθητήρες, καθώς και να χρησιμοποιηθούν σε παρόμοιου τύπου εφαρμογές.
Τα δεδομένα που θα συλλέγονται από το ΑΔΑ και τα συμπεράσματα που θα εξάγονται από τους αλγορίθμους που θα αναπτυχθούν στα πλαίσια του προτεινόμενου έργου, θα κοινοποιούνται στους τελικούς χρήστες μέσω κατάλληλου λογισμικού που θα αναπτυχθεί για την πρόβλεψη τυχόν προβλημάτων και έγκαιρης προειδοποίησης. Επίσης, θα δοκιμαστεί κατάλληλο σύστημα αναζωογόνησης (με εξ αποστάσεως παρέμβαση) των προβληματικών ΦΒ πλαισίων, όπως για παράδειγμα αναστροφή τάσης τις βραδινές ώρες για εξάλειψη του φαινομένου PID.
Τέλος, στα πλαίσια του έργου αυτού, θα προταθεί η χρήση ΑΔΑ στη νέα τοπολογία ΦΠ που χρησιμοποιούν ΦΒ πλαίσια με μικροαντιστροφέα για αποκεντρωμένο έλεγχο και αύξηση του ποσοστού απορρόφησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως, στο έργο αυτό θα σχεδιαστεί ένα ευέλικτο ΑΔΑ με τους κατάλληλους αισθητήρες, που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στις εφαρμογές των μελλοντικών ΦΠ. Επιπλέον, η μελέτη της συμπεριφοράς ΦΒ πλαισίων με μικροαντιστροφέα και χρήση ΑΔΑ θα προσφέρει δυνατότητα αξιολόγησης της πρακτικής αυτής σε σύγκριση με την ισχύουσα πρακτική σχεδιασμού ΦΠ με κεντρικό αντιστροφέα.
β. Μεθοδολογία Υλοποίησης του Έργου ΕΝΤΥΠΟ ΥΠΟΒΟΛΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ
Στην παρούσα πράξη θα μελετηθεί η εφαρμογή των Ασύρματων Δικτύων Αισθητήρων (ΑΔΑ) σε Φωτοβολταϊκά Πάρκα (ΦΠ) με στόχο την αύξηση του χρόνου ζωής της επένδυσης και την βελτίωση της απόδοσής του. Για το σκοπό αυτό, θα σχεδιαστεί και θα αναπτυχθεί ένα ολοκληρωμένο σύστημα ΑΔΑ με ειδικά σχεδιασμένους αισθητήρες για τη βέλτιστη παρακολούθηση ενός ΦΠ. Το σύστημα θα παρακολουθεί αδιαλείπτως τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν συνολικά στο ΦΠ, αλλά και την κατάσταση του κάθε πλαισίου ξεχωριστά, θα καταγράφει κεντρικά τα δεδομένα και θα ειδοποιεί έγκαιρα σε περίπτωση προβλήματος.
Το σύστημα θα αποτελείται από αισθητήρες που θα είναι τοποθετημένοι στα πλαίσια και θα συνδέονται με έναν κόμβο (Sensor Node) του ΑΔΑ. Οι κόμβοι του ΑΔΑ θα παίρνουν μετρήσεις από τους αισθητήρες και μέσω της ασύρματης επικοινωνίας που έχουν μεταξύ τους θα στέλνουν την πληροφορία στην κεντρική βάση (Gateway) του δικτύου εντός του ΦΒ πάρκου. Από εκεί μέσω διαδικτυακής σύνδεσης (4G) οι πληροφορίες θα
καταγράφονται σε κεντρικό Web Server στο Cloud. Στη συνέχεια θα πραγματοποιείται επεξεργασία των μετρήσεων και μέσα από ειδικές μεθόδους πρόβλεψης βλαβών ή πτώσης της ενεργειακής απόδοσης (βασισμένες σε AI και Machine Learning) θα εκτελούνται σενάρια για την έγκαιρη ειδοποίηση και αντιμετώπισή τους. Ο χρήστης θα μπορεί να έχει απομακρυσμένη πρόσβαση σε όλη αυτή την πληροφορία από ένα εύχρηστο γραφικό περιβάλλον που θα αναπτυχθεί.
Σύμφωνα με τις ανάγκες της εφαρμογής, σε κάθε πλαίσιο θα εγκατασταθούν αισθητήρες θερμοκρασίας στο κέντρο και την περιφέρεια της επιφάνειάς του, αισθητήρες μέτρησης της υγρασίας καθώς και αισθητήρες μέτρησης των ηλεκτρικών του χαρακτηριστικών. Με τους αισθητήρες αυτούς θα ελέγχεται η κατάσταση του πλαισίου και θα υπολογίζεται στιγμιαία το φορτίο και η συνολική ενέργεια που παράγεται από το πλαίσιο.
Ακόμα θα τοποθετηθούν αισθητήρες που θα μετρούν τη θερμοκρασία, την υγρασία και την φωτεινότητα του περιβάλλοντος που υπάρχει γενικά στο ΦΠ. Οι αισθητήρες κάθε ζεύγους γειτονικών πάνελ θα συνδέονται σε έναν κόμβο του ΑΔΑ (Sensor Node), που θα συλλέγει όλες τις προαναφερθείσες μετρήσεις.
Οι κόμβοι του ΑΔΑ (Sensor Nodes) θα δημιουργούν αυτόνομα ένα ασύρματο δίκτυο για να επικοινωνούν μεταξύ τους και να προωθούν τις μετρήσεις στην κεντρική βάση (Gateway) του δικτύου και κατ’ επέκταση στον Web Server. Κάθε κόμβος του ΑΔΑ (Sensor Node) θα είναι αυτόνομος ενεργειακά (μπαταρία και μικρό πάνελ για φόρτιση την ημέρα) και ανεξάρτητος από τους άλλους και πιθανή βλάβη του δεν θα επηρεάζει την επικοινωνία του υπόλοιπου δικτύου, αφού η πληροφορία θα μπορεί να μεταδοθεί από εναλλακτική δρομολόγηση στο δίκτυο.
Η αρχιτεκτονική του συνολικού συστήματος και ο σχεδιασμός των υποσυστημάτων θα πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας και εμπλουτίζοντας τα ευρέως διαδεδομένα πρότυπα που έχουν τεθεί, ώστε να δημιουργηθεί μια λύση συμβατή με τις τεχνολογίες που εφαρμόζονται ήδη στα ΦΠ. Επιπλέον, οι συνεργαζόμενοι φορείς θα σχεδιάσουν ένα σύστημα επεκτάσιμο για την κάλυψη αναγκών ΦΠ διαφορετικής κλίμακας. Το όλο σύστημα θα δοκιμασθεί αρχικά σε εργαστηριακό περιβάλλον και στη συνέχεια σε υπάρχουσα ΦΒ εγκατάσταση.
Τέλος, το αναπτυχθέν σύστημα θα προσαρμοστεί στη νέα τεχνολογία ΦΒ πλαισίων με μικροαντιστροφέα (AC-PV module), η οποία, λόγω των πλεονεκτημάτων που προσφέρει, φαίνεται να αποτελεί το μέλλον, ακόμα και για εφαρμογές ΦΒ συστημάτων μεγάλης κλίμακας. Στην περίπτωση αυτή ο μικροαντιστροφέας θα παίζει και το ρόλου του κόμβου, στον οποίο θα συνδέονται όλοι οι αισθητήρες και θα είναι εφοδιασμένος με σύστημα μετάδοσης των δεδομένων στην κεντρική βάση.
γ. Περιγραφή ενοτήτων εργασίας και παραδοτέων
EΕ1: Σχεδιασμός Συστήματος – Καθορισμός προδιαγραφών – Εμπλουτισμός βιβλιογραφίας Μ01 – Μ06, 6μ., ECO
Σχεδιασμός συνολικού ΑΔΑ. Προδιαγραφές εξελιγμένων αισθητήρων και ΑΔΑ (πρωτόκολλο επικοινωνίας, δρομολόγηση πληροφορίας), με γνώμονα την επεκτασιμότητα, που θα καταστήσουν την προτεινόμενη λύση συμβατή με υπάρχουσες διατάξεις. Εμπλουτισμός βιβλιογραφίας με εξελίξεις σε αισθητήρες και μεθοδολογία αντιμετώπισης PID.
ΠE1.1 Έκθεση απαιτήσεων και καθορισμού προδιαγραφών συστήματος ΠΕ1.2 Έκθεση τελικού σχεδιασμού συστήματος
ΠΕ1.3 Βιβλιογραφία
ΕΕ2: Σχεδιασμός και υλοποίηση διατάξεων μέτρησης με κλασικούς και νέους έξυπνους αισθητήρες Μ04-Μ21, 18μ., ΤΕΥ
Σχεδιασμός και υλοποίηση διατάξεων κλασικών αισθητήρων καθώς και νέων έξυπνων και πολύ-λειτουργικών αισθητήρων θερμοκρασίας και υγρασίας.
ΠΕ2.1: Σχεδιασμός αρχιτεκτονικής συστήματος αισθητήρων.
ΠΕ2.2: Εργαστηριακές δοκιμές αισθητήρων και διατάξεων προσαρμογής
ΠΕ2.3: Έκθεση για νέους αισθητήρες
ΠΕ2.4: Υλοποίηση νέων αισθητήρων.
ΕΕ3: Σχεδιασμός και υλοποίηση διάταξης (Sensor Node) συλλογής, αποθήκευσης και μετάδοσης μετρήσεων ηλεκτρικών και φυσικών μεγεθών – Σχεδιασμός έξυπνων δικτύων επικοινωνίας Μ07-Μ24, 18μ., ΤΜΗΥΠ
Σχεδιασμός αρχιτεκτονικής ΑΔΑ με βάση τις προδιαγραφές και κριτήριο τη συλλογή αξιόπιστης και ποιοτικής πληροφορίας, με μικρή καθυστέρηση. Μελέτη ενσωμάτωσης νέων αισθητήρων για δημιουργία ενιαίας αρχιτεκτονικής που θα περιλαμβάνει ετερογενείς πόρους.
ΠΕ3.1: Σχεδιασμός των Sensor Nodes και του ΑΔΑ
ΠΕ3.2: Υλοποίηση της συσκευής Sensor Node
ΠΕ3.3: Υλοποίηση του ΑΔΑ
ΕΕ4: Υλοποίηση λογισμικού συλλογής, μετάδοσης και αξιοποίησης μετρήσεων ηλεκτρικών και φυσικών μεγεθών – Υλοποίηση λογισμικού προειδοποίησης και διαχείρισης των σφαλμάτων Μ07-Μ24, 18μ., ΤΜΗΥΠ
Σχεδιασμός και αξιολόγηση αλγορίθμων και τεχνικών που αξιοποιούν πληροφορία από το ΑΔΑ και παρέχουν α) πληροφορίες για κατάσταση λειτουργίας του ΦΠ, και β) στατιστικά στοιχεία στο διαχειριστή του συστήματος. Στόχος: η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου και δομημένου συστήματος συλλογής δεδομένων, που θα είναι η βάση για το εργαλείο ανάλυσης.
ΠΕ4.1: Σχεδιασμός και υλοποίηση της βάσης και των μηχανισμών που απαιτούνται ώστε να αποθηκεύονται τα Δεδομένα σε server.
ΠΕ4.2: Έλεγχος και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων.
ΠΕ5: Σχεδιασμός και υλοποίηση διάταξης αναζωογόνησης Φ/Β συστοιχιών Μ13-Μ24, 12μ., ΕΗΜΕ-ΠΠ
Σχεδίαση και υλοποίηση διάταξης αναζωογόνησης των ΦΒ πλαισίων. Σύγκριση λύσεων και υλοποίηση διάταξης με τα περισσότερα πλεονεκτήματα.
ΠΕ5.1: Έκθεση με σύγκριση διαφόρων διατάξεων και σχεδιασμός της βέλτιστης επιλογής.
ΠΕ5.2: Υλοποίηση διάταξης αναζωογόνησης των Φ/Β και αποτελέσματα δοκιμών στο εργαστήριο.
ΕΕ6: Υλοποίηση και δοκιμές του συνολικού συστήματος σε εργαστηριακό περιβάλλον Μ19-Μ30, 12μ., ΕΗΜΕ-ΠΠ
Υλοποίηση συνολικού συστήματος και πραγματοποίηση δοκιμών στο εργαστήριο για έλεγχο ορθής λειτουργίας.
ΠΕ6.1: Συνολικό σύστημα υπό μορφή εργαστηριακού πρωτοτύπου.
ΠΕ6.2: Έκθεση με αποτελέσματα δοκιμών και προτάσεις βελτίωσης του συστήματος.
ΕΕ7: Υλοποίηση και δοκιμές του συνολικού συστήματος σε εργαστηριακό περιβάλλον Μ25-Μ36, 12μ., ΗΑΒ
Υλοποίηση συνολικού συστήματος, ενσωματώνοντας και τις προτάσεις βελτιστοποίησης. Δοκιμές σε ΦΒ πάρκο και εξαγωγή συμπερασμάτων για την ορθή λειτουργία και την αξιοπιστία του.
ΠΕ7.1: Βιομηχανοποίηση του συνολικού συστήματος.
ΠΕ7.2: Έκθεση με αποτελέσματα των δοκιμών του βιομηχανοποιημένου συστήματος.
ΠΕ7.3: Έκθεση αποτίμησης της λειτουργικής συμπεριφοράς της συνολικής διάταξης – Προοπτικές
ΕΕ8: Σχεδιασμός και υλοποίηση ολοκληρωμένου συστήματος επιτήρησης και διαχείρισης Φ/Β πλαισίων με μικροαντιστροφέα Μ16-Μ36, 21μ., ΕΗΜΕ-ΠΠ
Το ΑΔΑ θα προσαρμοστεί σε AC-PV modules. Θα χρησιμοποιηθεί μικροαντιστροφέας που έχει αναπτυχθεί από ΕΗΜΕ-ΠΠ.
ΠΕ8.1: Υλοποίηση που περιλαμβάνει το ΑΔΑ ενσωματωμένο στο μικροαντιστροφέα.
ΠΕ8.2: Έκθεση με αποτελέσματα δοκιμών του συστήματος ΑΔΑ με μικροαντιστροφέα.
δ. Αναμενόμενα Αποτελέσματα
Στο προτεινόμενο έργο, θα σχεδιαστούν και θα υλοποιηθούν ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων (ΑΔΑ) καθώς και εξειδικευμένοι αισθητήρες, με εφαρμογή στην επιτήρηση της λειτουργίας των Φωτοβολταϊκών Πάρκων (ΦΠ), καθώς και στην καταπολέμηση των αιτιών που οδηγούν στη μείωση της ενεργειακής τους απόδοσης.
Οι προτεινόμενοι αισθητήρες θα παρέχουν τη δυνατότητα συλλογής όλων των δεδομένων που καθορίζουν τη λειτουργία των ΦΠ, ακόμα και σε επίπεδο ΦΒ πλαισίου. Επιπλέον, θα έχουν τη δυνατότητα αξιόπιστης λειτουργίας στις συνθήκες λειτουργίας ενός ΦΠ (μεγάλες διακυμάνσεις στις περιβαλλοντικές συνθήκες και της ζήτησης/παροχής ηλεκτρικής ενέργειας).
Το ΑΔΑ θα χρησιμοποιεί τα ευρέως διαδεδομένα πρότυπα που περικλείονται στις τεχνολογίες Internet of Things, έχοντας τη δυνατότητα επεκτασιμότητας ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Επιπλέον, θα εφαρμοστούν τεχνικές δρομολόγησης των πακέτων ανάλογα με τη διαθεσιμότητα των κόμβων ώστε να υπάρχει απρόσκοπτη λειτουργία και ευελιξία.
Επίσης, θα σχεδιαστούν και θα αξιολογηθούν αλγόριθμοι και τεχνικές που θα αξιοποιούν όλη την πληροφορία από το ΑΔΑ και άλλους πόρους και αφενός μεν θα παρέχουν πληροφορίες ως προς την κατάσταση λειτουργίας του ΦΠ εξάγοντας χρήσιμα συμπεράσματα, αφετέρου δε στατιστικά στοιχεία στο διαχειριστή του συστήματος. Επιπλέον, θα παρέχονται μηχανισμοί που θα καταγράφουν και αξιολογούν όλα τα δεδομένα και θα μπορούν να δηλώνουν την αιτία κάποιου συμπτώματος. Παράλληλα θα χρησιμοποιηθούν τόσο τεχνικές machine learning όσο και μαθηματικά μοντέλα και μέθοδοι. Στόχος είναι η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου και δομημένου συστήματος συλλογής δεδομένων το οποίο θα αποτελεί τη βάση για το εργαλείο ανάλυσης.
Επιπλέον, θα σχεδιαστούν και κατασκευαστούν νέοι έξυπνοι και πολύ-λειτουργικοί αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας. Θα βασιστούν σε μεταλλικά νανοσωματίδια ή μεταλλικό περιοδικό πλέγμα σε κατάλληλο υπόστρωμα ευαίσθητο σε θερμοκρασία και υγρασία. Κάτι τέτοιο είναι δυνατό να γίνει με ιοντοβολή με χρήση καταλλήλων μεταλλικών πλεγμάτων με περιοδικότητα 30–150 μικρόμετρα. Τα μικροπορώδη υλικά θα ήταν δυνατόν να χρησιμοποιηθούν, επίσης, για το σκοπό αυτό.
Με τη συνεχή παρακολούθηση (μέσω ασύρματου δικτύου αισθητήρων) των συνθηκών στο ΦΠ μπορούν να προβλέπονται σε πρώιμο στάδιο φαινόμενα «γήρανσης» των ΦΒ πλαισίων, όπως π.χ. η επίδραση του φαινομένου PID (Potential Induced Degradation) και να πραγματοποιούνται αντίστοιχες ενέργειες αντιμετώπισης των φαινομένων αυτών. Έχει διαπιστωθεί, από μετρήσεις, ότι τα ΦΒ πλαίσια τα οποία προσβάλλονται από το φαινόμενο PID έχουν διαφορετική θερμοκρασία περιμετρικά από το εσωτερικό τμήμα.
Εγκαθιστώντας ένα πιλοτικό σύστημα αισθητήρων θερμοκρασίας και παρακολουθώντας τα δεδομένα, σε συνδυασμό με τα δεδομένα της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και της παραγωγικής ικανότητας του πλαισίου, θα είναι άμεσα εφικτό να εντοπιστεί πότε η λειτουργία αποκλίνει από τη συνήθη και αναμενόμενη. Έτσι θα εντοπίζεται άμεσα, από τα πρώτα στάδια, η ανάπτυξη φαινομένου PID και θα επεμβαίνει ο παραγωγός για
την άμεση αντιμετώπισή του.
Επίσης, θα σχεδιασθεί και θα υλοποιηθεί διάταξη αναζωογόνησης των ΦΒ πλαισίων/συστοιχιών με σκοπό την εξουδετέρωση των επιπτώσεων του PID. Θα εξετασθούν και θα συγκριθούν σε επίπεδο προσομοίωσης διάφορες λύσεις και θα υλοποιηθεί η διάταξη που προσφέρει τα περισσότερα πλεονεκτήματα και έχει τη βέλτιστη απόδοση.
Τέλος, το αναπτυχθέν σύστημα ΑΔΑ θα προσαρμοστεί στη νέα τεχνολογία ΦΒ πλαισίων με μικροαντιστροφέα (AC-PV module). Όπως αναφέρθηκε, στην περίπτωση αυτή ο μικροαντιστροφέας θα παίζει και το ρόλου του κόμβου, στον οποίο θα συνδέονται όλοι οι αισθητήρες και θα είναι εφοδιασμένος με σύστημα μετάδοσης των δεδομένων στην κεντρική βάση. Για τις δοκιμές θα χρησιμοποιηθεί μικροαντιστροφέας που έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια των ερευνητικών δραστηριοτήτων του ΕΗΜΕ-ΠΠ.
ε. Οικονομική και εμπορική αξιοποίηση των αποτελεσμάτων
Η αμεσότητα των ενεργειών θα επιτρέψει τη συνέχιση της υψηλής παραγωγικής ικανότητας του πλαισίου και θα αποσβέσει σε ελάχιστο χρόνο την αξία του εξοπλισμού επιτήρησης-διαχείρισης και αναζωογόννησης (αισθητήρων, λογισμικού, πομπών, ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος κ.λ.π.).
Από το ποσοστό μείωσης της ενεργειακής ικανότητας παραγωγής (της τάξης του 30% μετά από λίγα χρόνια λειτουργίας) είναι εμφανές το σημαντικότατο οικονομικό ενδιαφέρον και κατ’ επέκταση η εμπορική δυνατότητα αξιοποίησής του.
Από την μέχρι σήμερα εμπειρία σε θέματα συντήρησης και παρακολούθησης φωτοβολταϊκών σταθμών 35 MWatt, των εταιρειών που συμμετέχουν στο προτεινόμενο έργο, υπάρχουν στατιστικά στοιχεία σύμφωνα με τα οποία, ετησίως, λόγω επίδρασης του του φαινομένου PID επηρεάζονται περίπου 3-7% του συνόλου των ΦΒ πλαισίων. Με δεδομένο ότι 1 MWatt φωτοβολταϊκού σταθμού έχει περίπου 4.250 ΦΒ πλαίσια επηρεάζονται περίπου 210-230 πλαίσια ετησίως ανά MWatt.
Αν αυτά αντικατασταθούν, με βάση τις σημερινές διεθνείς τιμές των ΦΒ πλαισίων (0,50 €cent) τότε η ζημιά ετησίως μπορεί να υπολογιστεί σε 25-27000 €, πλέον το κόστος αντικατάστασης και επιπλέον το κόστος από την απώλεια παραγόμενης ενέργειας.
Εάν σε αυτά συνυπολογιστούν και η απώλεια σε μια μέση χρονική διάρκεια εντοπισμού (περίπου 1 έτος) που θα απαιτηθεί αν δεν υπάρχουν το προτεινόμενο στο έργο αυτό σύστημ, θα ανέλθει σε περίπου 40.000 € / MWatt ανά έτος.
Η απώλεια αυτή μπορεί αν μειωθεί σε κάτω από 5.000 € αν εντοπιστεί έγκαιρα το φαινόμενο και ληφθούν μέτρα αναστροφής του. Να σημειωθεί επίσης ότι το φαινόμενο έχει παγκόσμιες διαστάσεις και προφανώς υπάρχει δυνατότητα προώθησης της πατέντας στο εξωτερικό.
Επιπλέον, μέχρι τώρα η παρακολούθηση των ΦΒ πάρκων γινόταν από 2 τουλάχιστον τεχνικούς οι οποίοι για 1MWatt ΦΒΠ χρειάζονται κάθε χρόνο τουλάχιστον 2 μέρες επιτόπιου ελέγχου και άλλες τόσες επεξεργασίας αποτελεσμάτων. Ο έλεγχος αυτός με το πέρας του προτεινόμενου έργου θα μπορεί να γίνεται αυτόματα εξοικονομώντας σημαντικά ποσά στη συντήρηση των Φωτοβολταϊκών Πάρκων.
στ. Δραστηριότητες Διάχυσης και Δημοσιότητας
Διάχυση στην επιστημονική κοινότητα: Το έργο θα καταρτίσει ένα σχέδιο δράσης για να επικοινωνούν αποτελεσματικά οι εταίροι του έργου με την επιστημονική κοινότητα. Επιλεγμένες πληροφορίες θα είναι διαθέσιμες, ώστε να επιτραπεί μεγάλη διάχυση της γνώσης μέσα από δημοσιεύσεις σε διεθνή περιοδικά (>4) και επιστημονικά συνέδρια (>5). Περιλαμβάνει τη δημιουργία μιας ιστοσελίδας για την εσωτερική επικοινωνία και την ευρύτερη διάχυση της γνώσης που παράγεται από το έργο. Θα υπάρξει και επικοινωνία με άλλα ευρωπαϊκά προγράμματα και σχετικές πρωτοβουλίες.
Διάχυση στη βιομηχανική κοινότητα: θα επιτευχθεί μέσω δημοσιεύσεων, της ιστοσελίδας, καθώς και μέσω της χρήσης του δικτύου Enterprise Europe Network και με τη δημιουργία επαφών με τις σχετικές ευρωπαϊκές τεχνολογικές πλατφόρμες. Οι συμμετέχοντες στο έργο θα συμμετάσχουν σε στοχευμένες (βιομηχανικές) ημερίδες, ενώ θα οργανωθεί μία σχετική ημερίδα στη Δυτική Ελλάδα.
Δραστηριότητες Εκμετάλλευσης
Εκμετάλλευση του αποτελέσματος του έργου θα υλοποιηθεί μέσω ορισμένων δραστηριοτήτων προς την εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας, η οποία θα υποστηρίζεται κυρίως από τους βιομηχανικούς εταίρους.
Από την άποψη αυτή μια κοινή επιχειρηματική κίνηση (joint venture) μπορεί επίσης να προγραμματιστεί με συμμετοχή ιδιωτικών επενδύσεων. Ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στις δραστηριότητες διάδοσης μέσω των διαφόρων μέσων ενημέρωσης, με έκδοση δελτίων τύπου.
Διαχείριση πνευματικής ιδιοκτησίας
Το σχέδιο χρήση/διάχυσης νέων αποτελεσμάτων θα περιγράφει κάθε δραστηριότητα διάχυσης και εκμετάλλευσης. Η υποβολή πατέντας θα επιτρέψει στους επιστήμονες να προετοιμάσουν την επιστημονική διάχυση, ταυτόχρονα με την προστασία των διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Ειδικά θέματα που σχετίζονται με την εκμετάλλευση και την ιδιοκτησία των αποτελεσμάτων του έργου θα καλύπτονται από μια συμφωνία εκμετάλλευσης στην αρχή του έργου, η οποία θα επανεξετάζεται στην πορεία και θα παρουσιάζεται ως μια ενημερωμένη συμφωνία εκμετάλλευσης στη τελική συνάντηση του έργου.
ζ. Περιγραφή δραστηριοτήτων και ερευνητικών ενδιαφερόντων του φορέα (των φορέων) που συμμετέχει/ουν
Η ECOVAR POWER (ECO) είναι μια μικρομεσαία εταιρία με δραστηριότητες επιτήρησης και στην τεχνική υποστήριξη και τον έλεγχο απόδοσης ΦΒ μεγάλου μεγέθους πάρκων αλλά και ευρείας κλίμακας ΦΒ εγκαταστάσεων. Έχει τεσσάρων χρόνων εμπειρία στην καταμέτρηση διαφόρων παραμέτρων των ΦΒ panels, σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες αλλά και στο εργαστήριο. Μετά την αναστολή λειτουργίας του εργαστηρίου R&D της Solar Cells Hellas AE (SCH), η ECO έχει αναλάβει το εργαστήριο αυτό στον εργοστασιακό χώρο της ΒΙΠΕ Πάτρας και έχει τα δικαιώματα σε όλες τις ερευνητικές εργασίες και πρωτόκολλα του R&D της SCH σχετικά με την έρευνα που είχε γίνει για την εξέλιξη των ημιαγωγών πολυκρυσταλλικού πυριτίου, αλλά και τις μετρήσεις που έχουν γίνει από την ίδρυση των ΦΒ μέχρι σήμερα.
Η ECO έχει αναπτύξει δραστηριότητες κατασκευών, επιτήρησης και ελέγχου εγκαταστάσεων ΦΒ πάρκων, κυρίως στη Δυτική Ελλάδα, και έχει υπό την επίβλεψη της ΦΒ πάρκα στην περιοχή των Λεχαινών, της Βάρδας, της Ολυμπίας, της Ηραίας και άλλού.
Στα πλαίσια του προγράμματος η ECO θα αναλάβει τον εμπορικό σχεδιασμό και την ευθύνη της πειραματικής διαδικασίας των πρώτων δειγμάτων για εμπορική αξιοποίηση. Θα κάνει επίσης έρευνα αγοράς για την καλύτερη προώθηση του πιθανού τελικού προϊόντος.
Η Habitatio (HAB) δραστηριοποιείται στον κλάδο των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) και παρέχει υπηρεσίες συντήρησης για Φωτοβολταϊκά έργα μικρής, μεσαίας και μεγάλης κλίμακας. Μέχρι πρόσφατα η εταιρεία ονομαζόταν Solar Facilities Management Α.Ε. Για την αδιάλειπτη λειτουργία, μακροβιότητα και υψηλή παραγωγικότητα των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων η ΗΑΒ διαθέτει κατάλληλα προγράμματα καθαρισμού, συντήρησης, και ολοκληρωμένου ορθού τακτικού ελέγχου της εγκατάστασης. Το πακέτο των υπηρεσιών που παρέχει η εταιρεία HAB αποτελεί τη βέλτιστη λύση για τη συντήρηση φωτοβολταϊκών πάρκων, βιομηχανικών στεγών καθώς και οικιακών εγκαταστάσεων, καθώς διασφαλίζεται η λειτουργία όλων των εγκαταστάσεων, μεγιστοποιώντας τις αποδόσεις της επένδυσης. Οι υπηρεσίες συντήρησης της HAB έχουν ως στόχο να επιτυγχάνεται η Ελάχιστη Εγγυημένη Διαθεσιμότητα και το Ελάχιστο Εγγυημένο PR (Performance Ratio), εξασφαλίζοντας τη μέγιστη δυνατή ενεργειακή απόδοση και επέκταση του χρόνου ζωής της καλής λειτουργίας των φωτοβολταϊκών εφαρμογών.
Στα πλαίσια του προγράμματος, η HAB θα ασχοληθεί με την προσαρμογή των συστημάτων (δίκτυα αισθητήρων και μικροαντιστροφέα) σε συνθήκες παραγωγής.
Στο Τμήμα Μηχανικών ΗΥ και Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πατρών (ΤΜΗΥΠ) η ομάδα του Αναπληρωτή. Καθηγητή Σ. Νικολετσέα (SenseLab) έχει εκτεταμένη εμπειρία στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη αλγορίθμων, συστημάτων και πειραματικών υλοποιήσεων (πλατφόρμες) για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και το Internet of Things.
Το Τμήμα Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστημίου Πατρών (ΤΕΥ) θα συμβάλει στην επιλογή των αισθητήρων και στην παρακολούθηση της συμπεριφοράς τους στο περιβάλλον του ΦΒ πάρκου. Επίσης θα σχεδιάσει και κατασκευάσει νέους έξυπνους αισθητήρες κατάλληλους για το πρόγραμμα που είναι πιθανό να μας δώσουν το τεχνολογικό πλεονέκτημα σε σχέση με άλλους υπάρχοντες αισθητήρες. Ο κ. Μ. Σιγάλας έχει
εμπειρία στο σχεδιασμό αισθητήρων και ο κ. Γ. Αυγουρόπουλος έχει σημαντική εμπειρία σε υλικά που χρησιμοποιούνται στη κατασκευή αισθητήρων.
Το Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας (ΕΗΜΕ), υπάγεται στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός του ΕΗΜΕ είναι η εκπαίδευση και η έρευνα στα γνωστικά αντικείμενα των Ηλεκτρικών Μηχανών, των Ηλεκτρονικών Ισχύος (Στοιχεία, Διατάξεις και Εφαρμογές), των Βιομηχανικών Ηλεκτρονικών, των Ηλεκτρικών Κινητηρίων Συστημάτων και γενικότερα της Μετατροπής και Εξοικονόμησης Ενέργειας.
Στο πλαίσιο του έργου θα αναλάβει, κατά κύριο λόγο, την υλοποίηση των προτεινόμενων ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος, και θα συμμετάσχει στην υλοποίηση των διατάξεων προσαρμογής των αισθητήρων στον κόμβο (sensors node) και στις δοκιμές του συνολικού συστήματος.
η. Οργανωτική δομή και διαχείριση του Έργου / Περιγραφή της σύμπραξης των συμμετεχόντων (για συνεργατικά έργα)
Η σύμπραξη του έργου φέρνει κοντά επιχειρήσεις (ECOVAR, ΗΑΒΙΤΑΤΙΟ), πρωτοπόρες στα φωτοβολταϊκά και ένα μεγάλο ερευνητικό οργανισμό (Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής, Τμήμα Επιστήμης των Υλικών με μεγάλη εμπειρία στις προτεινόμενες τεχνολογίες ΑΔΑ και αισθητήρων και το Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών με μεγάλη εμπειρία σε διατάξεις ηλεκτρονικών ισχύος και ΑΠΕ). Η συνεργασία με έμπειρους επιστήμονες με εξειδίκευση σε προηγμένα υλικά, δίκτυα αισθητήρων, ηλεκτρονικά ισχύος και φωτοβολταϊκά συστήματα θα δημιουργήσει μια ισχυρή ομάδα για την ανάπτυξη και εφαρμογή της προτεινόμενης τεχνολογίας και θα δώσει σημαντικές εμπορικές ευκαιρίες στις εταιρείες που συμμετέχουν στο έργο. Η παρουσία εταιρειών με κυρίαρχη θέση στο χώρο των φωτοβολταϊκών συστημάτων, υποστηριζόμενη από την προηγμένη επιστημονική εμπειρία του ερευνητικού φορέα, θα προωθήσει στο μέγιστο βαθμό τα αποτελέσματα του έργου και θα δημιουργήσει τις κατάλληλες δικτυώσεις στους τομείς τεχνολογικού ενδιαφέροντος ώστε να επιτευχθεί ο μελλοντικός στόχος εμπορικής εκμετάλλευσης σε χρονικό ορίζοντα πενταετίας. Κάτι τέτοιο δε θα ήταν εύκολο τεχνικά και χρονικά να γίνει εφικτό από ένα μόνο φορέα.
Ο συντονισμός του έργου θα γίνει από SenseLab (ΤΜΗΥΠ), με επιστημονικό προσωπικό με μεγάλη εμπειρία στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη αλγορίθμων, συστημάτων και πειραματικών υλοποιήσεων (πλατφόρμες) για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και το Internet of Things. Η συντονιστική επιτροπή θα διευθύνεται από τον κ. Νικολετσέα και θα αποτελείται από ένα εκπρόσωπο του κάθε συμμετέχοντα φορέα. Θα παρακολουθεί και ελέγχει τη στρατηγική του τεχνικού μέρους του έργου (στόχοι, αποκλίσεις, διορθωτικά μέτρα). Για την αρτιότερη ολοκλήρωση του έργου έχει ορισθεί για κάθε ΕΕ ένας συντονιστής, ο οποίος θα αναφέρεται στην συντονιστική επιτροπή για την πρόοδο της ΕΕ που έχει αναλάβει. Η δομή παρακολούθησης/αναφοράς της προόδου του έργου θα αποτελείται από μια σειρά εκθέσεων, παραδοτέων και τριμηνιαίων συναντήσεων. Θα υπάρχει ηλεκτρονική επικοινωνία όλων των φορέων, για άμεση απόκριση και γρήγορες διεργασίες. Τα παραδοτέα του έργου, οι τεχνικές εκθέσεις μαζί με τις ημερομηνίες ορόσημα θα εκτιμούν την πρόοδο του έργου σε σχέση με το τελικό στόχο, ενώ η διάχυση των αποτελεσμάτων θα παρακολουθείται στενά και θα συγκρίνεται με τον αρχικό σχεδιασμό και τα κριτήρια της πρόσκλησης. Ανάλογα με την πρόοδο, μπορεί να προτείνονται διορθωτικές κινήσεις.
