Ενεργειακή Ανάλυση Θερμοκηπιακής Μονάδας

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στην ενεργειακή ανάλυση μιας θερμοκηπιακής μονάδας, βασιζόμενη σε πραγματικές μετρήσεις, με σκοπό να βρεθούν οι ενεργειακές ανάγκες της καλλιέργειας καθ’ όλη την διάρκεια του έτους. Έπειτα θα αξιολογηθεί η απόδοση του θερμοκηπίου ενεργειακά, και θα προταθούν λύσεις εξοικονόμησης ενέργειας, έτσι ώστε να μετατραπεί σε ένα αποδοτικότερο θερμοκήπιο, εξιδανικεύοντας τις συνθήκες καλλιέργειας με το μικρότερο δυνατό κόστος. Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε 8 κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια συνοπτική αναφορά στο φαινόμενο που βασίζεται η λειτουργία ενός θερμοκηπίου, μια ιστορική αναδρομή που αφορά την εξέλιξη των θερμοκηπίων μέσα στο πέρας των αιώνων καθώς και τον τρόπο που έφτασε το θερμοκήπιο να είναι στις μέρες μας. Στο τέλος αυτού του κεφαλαίου θα αναφερθούν τα βασικότερα πλεονεκτήματα ενός θερμοκηπίου, έναντι μιας συμβατικής καλλιέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην ενεργειακή ανάλυση, και την βαρύτητα που έχει για την αποδοτικότερη παραγωγή ενός θερμοκηπίου. Γίνεται επίσης μια ιστορική αναδρομή των κανονισμών και των νόμων που έχουν θεσπιστεί από το κράτος κατά την διάρκεια των χρόνων, με στόχο την εναρμόνιση της χώρας μας με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικά στοιχεία της μελέτης της διπλωματικής. Δίνονται αναλυτικά, τα απαραίτητα στοιχεία του θερμοκηπίου, καθώς και ο τρόπος συλλογής των διαθέσιμων δεδομένων. Στην συνέχεια επεξηγείται ο θεωρητικός τρόπος επίλυσης της μελέτης, μέσω μαθηματικών τύπων. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την θεωρητική ανάλυση που πραγματοποιήθηκε παραπάνω, με την βοήθεια πινάκων και διαγραμμάτων, για τους χειμερινούς και τους θερινούς μήνες. Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται ανάλυση τους κόστους λειτουργίας του θερμοκηπίου. Γίνεται ανάλυση των τρόπων που χρησιμοποιούνται, για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών κατά τους χειμερινούς μήνες, και εύρεση του κόστος των αυτών. Στην συνέχεια ερευνάται ο τρόπος κάλυψης των ενεργειακών αναγκών τους θερινούς μήνες, και κοστολογούνται οι τρόποι αυτοί. Ακόμη, γίνεται προσπάθεια μοντελοποίησης των ενεργειακών αναγκών του θερμοκηπίου, με σκοπό την διαλεύκανση των παραγόντων που επηρεάζουν τις ενεργειακές ανάγκες του θερμοκηπίου, κατά την διάρκεια του χρόνου. Αυτό γίνεται με την κατασκευής ενός μοντέλου πρόβλεψης μη γραμμικής μεθόδου. Στο έκτο κεφάλαιο, πραγματοποιείται έρευνα παρεμβάσεων εξοικονόμησης ενέργειας. Αρχικά αναλύεται ο τρόπος που κατάλληλος τρόπος που θα μπορούσε να καλύψει τις ενεργειακές απαιτήσεις τους χειμερινούς μήνες. Ακόμη, παρουσιάζεται ένας εναλλακτικός τρόπος κάλυψης των ενεργειακών αναγκών κατά τους θερινούς μήνες. Επιπροσθέτως, αναλύεται το κόστος και των δύο παραπάνω μεθόδων. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται μία μελέτη για εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος, με σκοπό την κάλυψη των ηλεκτρικών αναγκών του θερμοκηπίου. Τέλος, θα κατασκευασθούν 24-ωρα προφίλ θερμοκρασίας, υγρασίας, κατανάλωσης ενέργειας, καθώς και παραγωγής ενέργειας από το φωτοβολταϊκό σύστημα που έχει εγκατασταθεί στον παρακείμενο χώρο. Θα δημιουργηθούν διαγράμματα, που δείχνουν τις σχέσεις αυτών των μεγεθών, ώστε να υπάρξει μια σαφής εικόνα για την συμπεριφορά του θερμοκηπίου με τα εξαρτώμενα δεδομένα. Στο έβδομο κεφάλαιο καθώς και οικονομοτεχνική ανάλυση των παρεμβάσεων που έχουν πραγματοποιηθεί. Παρουσιάζεται ακόμη οικονομική ανάλυση που παρουσιάζει τον εσωτερικό συντελεστή απόδοσης των έργων, ώστε να αξιολογηθούν οι επενδύσεις ως προς την απόδοσή τους. Τέλος σε αυτό το κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα κόστη λειτουργίας των σεναρίων, πριν και μετά την ενεργειακή μελέτη, και γίνεται σύγκριση των χρηματοροών των σεναρίων λειτουργίας του θερμοκηπίου. Τέλος στο όγδοο κεφάλαιο, γίνεται μια σύνοψη της διπλωματικής εργασίας, τονίζεται η αναγκαιότητα ύπαρξης των ενεργειακών αναλύσεων, και παρουσιάζονται προτάσεις, για περαιτέρω ανάπτυξη του θέματος της παρούσας διπλωματικής.