Assessment of the solar energy potential in Greece using ground-based measurements, satellite observations and numerical simulations of radiative transfer models
Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την εκτίμηση του ηλιακού δυναμικού στον Ελλαδικό χώρο με επίγειες και δορυφορικές παρατηρήσεις και αριθμητικές προσομοιώσεις μοντέλων διάδοσης της ακτινοβολίας. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν πυρανόμετρα από το Ελληνικό Δίκτυο Ηλιακής Ενέργειας και το δίκτυο σταθμών του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών με σκοπό την αξιολόγηση προγνώσεων ηλιακής ενέργειας 1 και 2 ημερών μπροστά από το μοντέλο MM5. Το ολικό δυναμικό ηλιακής ενέργειας βρέθηκε να κυμαίνεται μεταξύ 1,5 και 1,9 MWh/m2 με τη νέφωση να προκαλεί αύξηση των σφαλμάτων πρόγνωσης της τάξης του 10%. Εν συνεχεία, εκτιμήθηκε η επίδραση των αιωρούμενων σωματιδίων στην επιφανειακή ηλιακή ακτινοβολία, εστιάζοντας σε ένα έντονο επεισόδιο σκόνης, αναδεικνύοντας τις υψηλές απώλειες ηλιακής ενέργειας της τάξης του 80 και 50% για τα συγκεντρωτικά (CSP) και τα φωτοβολταϊκά (PV) συστήματα αντίστοιχα. Οι παραπάνω αναλύσεις πραγματικών σεναρίων και ατμοσφαιρικών συνθηκών συνεισφέρουν στην κατανόηση αλλά και στην ποσοτικοποίηση του εύρους της επίδρασης που έχουν τα νέφη και τα αιωρούμενα σωματίδια στην ηλιακή ενέργεια, αλλά και στις δυνητικές αστοχίες πρόγνωσης σε περιοχές με υψηλό ηλιακό δυναμικό όπως είναι η Ελλάδα. Ταυτόχρονα, αναπτύχθηκε μια σειρά από καινοτόμα μοντέλα εκτίμησης του δυναμικού ηλιακής ενέργειας τα οποία δύνανται να λειτουργούν επιχειρησιακά και σε πραγματικό χρόνο. Τα μοντέλα αυτά βασίζονται σε πίνακες προσομοιώσεων διάδοσης της ακτινοβολίας, σε τεχνικές υπολογιστικής επιτάχυνσης με νευρωνικά δίκτυα και εξισώσεις πολλαπλής παλινδρόμησης και δορυφορικά δεδομένα εισόδου πραγματικού χρόνου. Η αξιοπιστία τους επαληθεύτηκε με επίγειες μετρήσεις των δικτύων Baseline Surface Radiation Network και Global Atmosphere Watch από τη νότια Αφρική μέχρι τη βόρεια Ευρώπη, ενώ πραγματοποιήθηκε και μια ανάλυση ευαισθησίας των δεδομένων εισόδου (κυρίως νεφών και αιωρούμενων σωματιδίων) ως προς την επίδρασή τους στην ηλιακή ακτινοβολία. Η συνολική προσέγγιση του διδακτορικού στοχεύει στο να αποτελέσει ένα βήμα μπροστά στην πρόγνωση της ηλιακής ενέργειας, στον επιχειρησιακά εφικτό ενεργειακό σχεδιασμό των ηλιακών πάρκων, στην αποτελεσματική εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, αλλά και στο να συνεισφέρει στο σχηματισμό πολιτικών που αφορούν τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.