IZVEDLJIVOST INTEGRIRANE SONČNE ELEKTRARNE NA HLEVU · integrirane sonne elektrarne ne le zamenjali takšno kritino, ampak tudi izkoristili možen energetski potencial. Tako je cilj

ROK BOHORČ

IZVEDLJIVOST INTEGRIRANE SONČNE ELEKTRARNE NA HLEVU

Krško, september 2012

I

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

IZVEDLJIVOST INTEGRIRANE SONČNE ELEKTRARNE

NA HLEVU

Študent: Rok Bohorč

Študijski program: univerzitetni študijski program 1. stopnje

Energetika

Mentor: doc. dr. Peter Virtič

Somentor: asist. Jan Šlamberger

Krško, september 2012

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, doc. dr. Petru

Virtiču in somentorju, asist. Janu Šlambergerju

za pomoč in vodenje pri opravljanju

diplomskega dela.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi

omogočili študij in me podpirali skozi

študijska leta.

Hvala tudi Kaji-Nanel, prijateljem in vsem

mojim bližnjim, ki so mi stali ob strani in me

spodbujali v času študija.

IV

IZVEDLJIVOST INTEGRIRANE SONČNE ELEKTRARNE NA

HLEVU

Ključne besede: sončna elektrarna, sončna celica, izvedljivost, PVSYST

UDK: 621.311.243.05(043.2)

Povzetek

Cilj diplomske naloge je ugotoviti izvedljivost, izkoristek, vrednost in ekonomičnost

integrirane sončne elektrarne na že obstoječem objektu. Za pridobitev večine vrednosti je

bil uporabljen računalniški program PVSYST za fotovoltaične sisteme, v katerem so bile

izvedene simulacije, ekonomski del pa je bil preračun na podlagi cen v letošnjem letu. Da

smo prišli do vseh segmentov, ki so bili zastavljeni, smo v diplomsko delo še vključili:

kratek zgodovinski pregled fotovoltaike, opis sončnega sevanja, fotonapetostnih elektraren,

razsmernikov in pregled sončnih celic, ter fotonapetostnih modulov.

V

FASIBILITY OF INTEGRATED SOLAR POWER STATION ON A

STABLE

Key words: solar power plant, solar cell, feasibility, PVSYST

UDK: 621.311.243.05(043.2)

Abstract

The aim of this work was to determine the feasibility, efficiency, value and economy of

integrated solar power plant on the already existing object. The computer program

PVSYST for photovoltaic systems, which gives us simulations, was used to obtain most of

the results, while the economic calculations were done based on this year’s prices. In

order to get all the segments that had been defined in this study, we also included: a short

historical overview of photovoltaics, a description of the solar radiation, photovoltaic

power plants, inverters and inspection of solar cells and photovoltaic modules.

VI

VSEBINA

1 UVOD ............................................................................................................................ 1

2 FOTOVOLTAIKA IN NJENA ZGODOVINA ............................................................ 3

3 SONČNO SEVANJE .................................................................................................... 4

3.1 Spekter sončnega sevanja ...................................................................................... 4

3.2 Moč in energija sončnega sevanja ......................................................................... 5

4 FOTONAPETOSTNE ELEKTRARNE ........................................................................ 6

4.1 Osnovni gradniki sončnih elektrarn ....................................................................... 6

5 SONČNE CELICE ........................................................................................................ 8

5.1 Osnove delovanje polprevodnika .......................................................................... 8

5.2 Delovanje sončne celice ........................................................................................ 9

5.3 Karakteristika U-I sončne celice ......................................................................... 11

6 VRSTE SONČNIH CELIC ......................................................................................... 13

6.1 Silicijeve kristalne sončne celice ......................................................................... 13

6.2 Silicijeve amorfne sončne celice ......................................................................... 18

6.3 Hibridne sončne celice (HIT) .............................................................................. 20

6.4 Sončne celice iz baker-indijevega selenida ......................................................... 20

6.5 Sončne celice iz kadmijevega telurida................................................................. 21

6.6 Sončne celice iz drugih materialov ...................................................................... 22

6.7 Prosojne sončne celice ......................................................................................... 22

7 FOTONAPETOSTNI MODULI ................................................................................. 23

7.1 Osnovni električni parametri fotonapetostnih modulov ...................................... 23

7.2 Funkcija premostitvenih diod .............................................................................. 25

7.3 Karakteristike modulov ....................................................................................... 27

7.4 Temperaturne odvisnosti električnih parametrov ................................................ 27

7.5 Mehanski in drugi parametri modulov ................................................................ 28

8 VRSTE FOTONAPETOSTNIH MODULOV ............................................................ 29

8.1 Fotonapetostni moduli iz kristalnih celic ............................................................ 29

8.2 Fotonapetostni moduli iz amorfnega silicija ....................................................... 30

8.3 Laminiranje tankoplastnih modulov .................................................................... 31

8.4 Fotonapetostni moduli iz CdTe in CIS ................................................................ 32

8.5 Prosojni fotonapetostni moduli ............................................................................ 33

9 RAZSMERNIK ........................................................................................................... 38

VII

9.1 Delovanje razsmernika ........................................................................................ 38

10 UVOD V PRAKTIČNI DEL ................................................................................... 40

10.1 Predstavitev objekta ............................................................................................. 40

10.2 Postopek postavitve sončne elektrarne ................................................................ 41

10.3 Odkupne cene ...................................................................................................... 41

10.4 PVSYST .............................................................................................................. 42

11 IZVEDBE ................................................................................................................ 43

11.1 Izbrani modul ....................................................................................................... 43

11.2 1. izvedba sončne elektrarne ne hlevu ................................................................. 44

11.3 2. izvedba sončne elektrarne ne hlevu ................................................................. 48

11.4 (izvedba 3) ........................................................................................................... 52

12 EKONOMSKI VIDIK ............................................................................................. 57

13 SKLEP ..................................................................................................................... 61

14 VIRI ......................................................................................................................... 62

15 PRILOGE ................................................................................................................ 63

15.1 Seznam slik .......................................................................................................... 63

15.2 Seznam tabel ........................................................................................................ 65

15.3 Rezultati programa PVSYST .............................................................................. 66

15.4 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije diplomskega dela in objavi

osebnih podatkov avtor .................................................................................................... 78

VIII

UPORABLJENI SIMBOLI

Gsc solarna konstanta (W/m2)

G sončno sevanje (W/m2)

H sončno obsevanje (kWh/m2)

Eλ energija vpadne svetlobe (Ws)

h Planckova konstanta (6,626∙10-34

Ws2)

c hitrost svetlobe (m/s)

λ valovna dolžina (m)

IMPP tok v točki največje moči (A)

UMPP napetost v točki največje moči (V)

ISC tok kratkega stika (A)

UOC napetost odprtih sponk (V)

Ui napetost i-te celice (V)

n število celic v modulu

PMPP vršna moč (Wp)

Uoc napetost odprtih sponk (V)

Isc tok kratkega stika (A)

α temperaturni koeficient toka kratkega stika (%/°C)

IX

β temperaturni koeficient napetosti odprtih sponk (%/°C)

γ temperaturni koeficient moči (%/°C)

η učinkovitost modula (%)

Uc napetost posamezne sončne celice (V)

Ic dejanski tok sončnih celic (A)

P moč (W)

Ibypass tok premostitvene diode (A)

ηC učinkovitost pretvorbe celic (%)

ηM učinkovitost pretvorbe modula (%)

X

UPORABLJENE KRATICE

IUD ena astronomsko enota

AC izmenični tok

DC enosmerni tok

CdTe kadmijev telurid

CIS baker-indijev selenid (CuInSe )

CIGS baker-indijev selenid (CuInGaSe2)

FF faktor polnjenja (fill factor)

TiO2 titanov dioksid

Si3N4 silicijev nitrid

EFG (edge defined film fed growth)

HIT hibridne sončne celice

SiH4 silan

B2H6 diboran

PH3 fosfin

STC standardni preskusni pogoji

AM vrednosti zračne mase

MPP točka največje moči

XI

EVA etilen-vinil-acetat

TCO antirefleksna plast

THD skupno harmonsko popačenje (total harmonic distorsion)

PV fotovoltaika

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

1

1 UVOD

V Sloveniji je zanimanje in ozaveščenost ljudi o obnovljivih virih energije z leti vedno

boljše hkrati pa je večja tudi ponudba izdelkov. Ena najbolj obetavnih tehnologij za

izkoriščanje obnovljivih virov energije je fotovoltaika. Fotovoltaični sistem uporablja

celice za pretvorbo sončnega sevanja v električno energijo.

Sonce je čist, neizčrpen vir energije in tudi glavni vir energije na Zemlji. Obravnavamo ga

lahko kot jedrski reaktor, ki zaradi zlitja vodikovih jeder v notranjosti ustvarja ogromno

količino energije. Približna gostota moči sončnega sevanja na zemeljsko površino znaša

1,3 kW/m2 in ta vrednost je imenovana sončna konstanta.

Celica fotovoltaičnega sistema je sestavljena iz ene ali dveh plasti polprevodnega

materiala. Najpogosteje je to silicij. Ko svetloba sije na celico se v tej plasti ustvarja

električno polje, ki povzroča električni tok. Večja kot je intenzivnost svetlobe, večji je

pretok električne energije. Fotovoltaični sistem deluje in proizvaja električno energijo tudi

v oblačnih dneh in ne le ob močni sončni svetlobi. Najpogosteje so uporabljene

monokristalne, polikristalne in amorfne silicijeve sončne celice.

Fotovoltaične sisteme razvrščamo v dve družini in sicer na otočne in omrežne. Otočni

sistem je primeren za lastno rabo na odmaknjenih objektih, kjer se čez dan nakopičena

elektrika hrani v akumulatorjih in jo potem uporabimo za manjše uporabnike, v primeru

malo večjega sistema, pa zadošča tudi za kakšen večji uporabnik kot je hladilnik. Pri

omrežnem sistemu pa se vsa proizvedena električna energija oddaja v električno omrežje.

Iz prakse je poznana tudi kombinacije obeh sistemov.

V Sloveniji je trenutno komulativna moč sončih elektraren 141,5 MW, porast pa je opazen

po letu 2008. Evropska unija ima vizijo, da bi do leta 2030 v Evropski uniji namestili 200

GW zmogljivosti, kar bi pomenilo 4 odstotke svetovne proizvodnje električne energije, do

leta 2050 pa naj bi delež dosegel predvidoma že 20 odstotkov.


2

Investicija v sončno elektrarno je iz finačnega vidika donosna naložba, saj je s strani

države zajamčen odkup električne energije po subvencionirani ceni za dobo 15 let. Slaba

stran iz ekonomskega vidika je ukinitev subvencij za samo izgradnjo fotovoltaičnih

sistemov, ki so jo nudili nekaj let. Trenutno je najbolj smotrno oddajati proizvedno

električno energijo v omrežje po subvencionirani ceni, ki trenutno znaša 0,19755

EUR/kWh za sončne elektrarne vršne moči do 50 kW, za svoje potrebe pa še vedno

uporabljati električno energijo konvencionalnih električnih proizvajalcev.

Eden izmed trenutnih faktorjev za postavitev integrirane sončne elektrarne je tudi azbest. Z

letom 2005 je bila sprejeta prepoved uporabe azbestnih vlaken v Sloveniji. Država tako

spodbuja k zamenjavi strešnih kritin, ki vsebuje zdravju škodljiv azbest in bi s postavitvijo

integrirane sončne elektrarne ne le zamenjali takšno kritino, ampak tudi izkoristili možen

energetski potencial.

Tako je cilj in namen diplomske naloge ugotoviti izvedljivost, izkoristek, vrednost in

ekonomičnost integrirane sončne elektrarne na že obstoječem objektu, in sicer gre za hlev

v okolici Krškega, ki ima trenutno kritino s prisotnostjo azbestnih vlaken.


3

2 FOTOVOLTAIKA IN NJENA ZGODOVINA

Fotovoltaika je veda, ki preučuje pretvorbo energije svetlobe v električno energijo. Beseda

fotovoltaika izvira iz grške besede phos, ki pomeni svetlobo, in besede volt.

Fotonapetostni pojav (pretvorba energije svetlobe v električno energijo) je odkril francoski

eksperimentalni fizik Alexandre Edmond Bequerel (1821-1891) leta 1839. Odkril je, da

dve kovinski ploščici, potopljeni v razredčeno kislino, proizvajata več energije če sta

izpostavljeni svetlobi. Willoughby Smith je leta 1873 dognal, da je prevodnost selena

sorazmerna količine svetlobe, ki ji je material izpostavljen. Praktično izdelano selensko

fotocelico je deset let pozneje prvi opisal Charles Fritts. Prve sončne celice, ki so bile

izdelane iz selena, so imele izkoristek 1 do 2 %. [1]

Naravo in obnašanje svetlobe je pod drobnogled vzel Albert Einstein in leta 1905 pojasnil

fotovoltaični efekt, na katerem temelji fotovoltaika (za katerega je nato prejel tudi

Nobelovo nagrado).[2]

Poljak Jan Czohralski je v času prve svetovne vojne razvil metodo za pridobivanje

monokristalnega silicija, ki jo praktično nespremenjeno uporabljamo še danes. Glavni

koraki v smeri komercializacije sončnih celic so bili storjeni med letoma 1940 in 1950,

podlaga za to pa je bil prav monokristalni silicij. V tem času so v Bellovih laboratorijih

predstavili silicijevo sončno celico. [1]

Njegov razvoj se je za nekaj let umiril, ker so bili moduli predragi za širšo uporabo. V

šestdesetih letih prejšnjega stoletja pa je vesoljska industrija ponovno začela masovno

proizvajat omenjene module in tako je fotovoltaika prispevala k oskrbi vesoljskih plovil z

električno energijo. Do širše uporabe so fotovoltaični sistemi prišli šele v sedemdesetih,

zaradi krize z ostalimi viri energije. Zanesljivost in izkoristek teh sistemov sta se

izboljšala, tako da je fotovoltaika postala vedno bolj zanimiv postopek za generiranje

električne energije iz obnovljivih virov (sončne svetlobe).[2]


4

3 SONČNO SEVANJE

Sonce, osrednje telo našega sončnega sistema, je nastalo približno pred 4,6 milijarde let,

sijalo pa bo še slabih 5 milijard let. Srednja oddaljenost Zemlje od Sonca predstavlja eno

astronomsko enoto (IAU) in znaša 149597870 km. Sonce zajema več kot 99 % celotne

mase našega sončnega sistema in z energijo, ki jo seva, omogoča življenje na Zemlji.

Izsevana moč Sonca znaša okrog 3,8∙1026

W. Zemlja letno od Sonca prejme okrog 4∙1024

J

energije, kar je nekaj tisočkrat več, kot znaša celotna letna poraba energije iz vseh

primarnih virov. Sonce je zgrajeno večinoma iz vodika (približno ¾) in iz helija (nekaj

manj kot ¼), ostalo so kovine in drugi elementi. [1]

3.1 Spekter sončnega sevanja

Sončno sevanje je elektromagnetno valovanje, ki nastane kot posledica jedrskih reakcij in

drugih fizikalnih pojavov na Soncu. Valovne dolžine posameznih delov elektromagnetnega

spektra, ki ga seva Sonce, so:

kozmično sevanje <1 pm

gama žarki 1 pm-1 nm

rentgenski žarki 1 nm-10nm

ultravijolični žarki 10 nm-400nm

vidna svetloba 400 nm-800 nm

toplotno (infrardeče) sevanje 800 nm- 1.000 µm

mikrovalovi 0,1 mm- 100 mm (3000 GHz-3 GHz)

radijski valovi 0,1 m-10 km (3 GHz-30 kHz)

valovi zelo nizkih frekvenc 10 km-30km (30 kHz-10 kHz)

dolgovalovna sevanja (motnje) >30 km


5

Slika 3.1: Spekter sončnega sevanja. [1]

V spektru sončevega sevanja zavzema delež energije infrardečega sevanja približno 51 %,

energija vidne svetlobe predstavlja 40 % energije in ultravijoličnega sevanja približno 9 %.

Povprečna jakost sončnega sevanja na zunanjem robu Zemljine atmosfere znaša 1367

W/m2

in se imenuje solarna konstanta, Gsc. [1]

3.2 Moč in energija sončnega sevanja

Sončno sevanje, G, je gostota moči sevanja, ki jo Zemlja na enoto površine (m2) prejema

od Sonca. Enota za sončno sevanje je W/m2. Glede na vir sevanja, kot ga sprejemajo

ploskve na Zemlji, razlikujemo:

direktno sevanje – sevanje sončnih žarkov,

difuzno sevanje neba – razpršeno sevanje celotnega neba,

odbito sevanje – sevanje, ki se odbija od okolice in pada na opazovano ploskev.

Sončno obsevanje, H, je energija na enoto površine, ki jo ploskev na Zemlji ne glede na

usmerjenost v določenem časovnem intervalu (dan, mesec …) prejme od Sonca. Osnovna

enota je J/m2, v tehnični praksi pa uporabljamo enoto kWh/m

2. Največ energije sončnega

sevanja prejme Zemlja med 9. uro dopoldan in 16. uro popoldan. Moduli morajo biti

nameščeni tako, da so v tem časovnem intervalu kar najmanj osenčeni. [1]


6

4 FOTONAPETOSTNE ELEKTRARNE

V sončni elektrarni se elektromagnetno valovanje Sonca pretvarja v enosmerni električni

tok in napetost. Proces pretvorbe je popolnoma neslišen, varen, zanesljiv in okolju

prijazen, poteka pa tudi ob difuzni sončni svetlobi.

Z vidika ekologije veljajo sončne elektrarne za čiste in okolju prijazne, saj ne povzročajo

nobenih emisij toplogrednih in drugih plinov. Kot primer navedimo, da 1 MW velika

sončna elektrarna letno proizvede 1,1 GWh električne energije, kar je ekvivalent porabe

320 povprečnih slovenskih gospodinjstev. V primerjavi s proizvodnjo električne energije iz

lignita, 1 MW velika sončna elektrarna v Sloveniji pomeni prihranek 1100 ton CO2 vsako

leto njenega obratovanja. [3]

4.1 Osnovni gradniki sončnih elektrarn

Osnovni elementi sončnih fotonapetostnih elektrarn so sestavljeni iz dveh sklopov. Prvega

predstavljajo fotonapetostni moduli, ki so srce vsake sončne elektrarne in imajo vlogo

pretvarjanja elektromagnetnega valovanja sonca v enosmerni električni tok in napetost.

Drugi sklop so elektroenergetski elementi, ki služijo uporabi proizvedene električne

energije za posamezne namene. Mednje spadajo: razsmerniki, nosilna konstrukcija,

priključni kabli, DC in AC spojišča, regulatorji, akumulatorji, stikalne in zaščitne naprave

ter ostali inštalacijski material.

Ena izmed najpomembnejših lastnosti fotonapetostnih modulov je njihova dolga

življenjska doba, ki zagotavlja dolgoročno donosnost naložbe v sončno elektrarno. [3]


7

Slika 4.1: Komponente sončne elektrarne. [6]

Komponente sončne elektrarne na sliki 4.1:

1. SOLARNI MODULI:

Solarni moduli zbirajo sončno energijo in jo pretvorijo v električni tok.

2. RAZSMERNIK:

Pretvarja DC tok v AC tok.

3. ELEKTRIČNA OMARICA:

Omarica, ki krmili vsa vezja.

4. AC OBREMENITVE:

Električni tok, ki je bil pretvorjen iz enosmernega toka (DC) v izmenični tok (AC), se

lahko uporablja za pogon naprav v našem domu.

5. ŠTEVEC

6. JAVNO OMREŽJE [6]


8

5 SONČNE CELICE

5.1 Osnove delovanje polprevodnika

Osnove delovanja sončnih celic bomo predstavili na modelu silicijeve kristalne mreže,

način delovanja pa velja tudi za druge polprevodniške materiale. Čisti silicij kot material za

polprevodniške elemente in tudi za sončne celice nima primerne lastnosti. Če pa mu

dodamo elemente, ki imajo na zunanji ovojnici en elektron več oziroma manj kot silicij, pa

lahko dosežemo želene lastnosti. Najpogosteje kot primesi dodajamo bor ali fosfor in tako

dobimo polprevodnik tipa P in N.

Slika 5.1: Kristalna mreža silicija. [4]

Če tipa P in N polprevodnika združimo, nastane PN-spoj. Na meji med tipoma P in N

presežek elektronov iz N-tipa polprevodnika steče v P-tip polprevodnika, v obratni smeri

pa teče presežek vrzeli. Posledica tega pojava je električno polje in posledično napetost

približno 0,6 V, ki zaustavi nadaljnje prehajanje elektronov oziroma vrzeli. Pod vplivom

zunanjega vira napetosti, večje od 0,6 V, lahko tok skozi PN-spoj teče le v eni smeri. PN-

spoj je polprevodniška dioda. [1]


9

Slika 5.2: N-tip (levo) in P-tip (desno) polprevodnika. [1]

5.2 Delovanje sončne celice

Sončna celica je osnovni element, s katerim energijo svetlobe pretvarjamo v električno

energijo. Najpogostejši osnovni material za izdelavo sončnih celic je silicij, uporabljajo pa

se tudi drugi materiali. Sončne celice so v osnovi polprevodniške diode z veliko površino.

Delovanje sončnih celic temelji na dejstvu, da lahko energija svetlobe, ki vpada na

kristalno mrežo polprevodnika, ob določenih pogojih izbija elektrone, kar v materialu vodi

k nastanku dodatnih vrzeli.

Energija svetlobe je odvisna od valovne dolžine in od te je odvisno tudi število sproščenih

elektronov. Vrhnja plast sončne celice, ki je izpostavljena svetlobi, je zelo tanka (<1 µm),

saj mora svetloba doseči PN-spoj, da dosežemo želeno delovanje sončne celice. Površina

sončne celice mora biti obenem čim večja. Zaželeno je, da se svetloba na površini sončne

celice ne odbija, saj to zmanjšuje izkoristek. Zato je sončna celica prekrita z antirefleksno

plastjo.

Ko svetloba z dovolj veliko energijo v plasti PN izbije elektrone (e), nastajajo pari

elektron-vrzel. Pod vplivom električnega polja v zaporni plasti se elektroni pomikajo v N-

tip polprevodnika, vrzeli pa potujejo v nasprotno smer iz zaporne plasti in se nabirajo v

območju P-tipa na zadnji strani celice. Zaradi vedno več sproščenih elektronov in vrzeli iz

zaporne plasti se v N-tipu pojavlja presežek negativnega naboja (elektroni), v P-tipu pa

presežek pozitivnega naboja (vrzeli). Posledica tega je električna napetost med


10

priključnima sponkama sončne celice. Če sedaj priključni sponki na sprednji in zadnji

strani sončne celice kratko sklenemo, dobimo električni tok kratkega stika.

Slika 5.3: Način delovanja sončne celice. [1]

Če je sončna celica še naprej izpostavljena svetlobi, se proces izbijanja elektronov

nadaljuje in sončna celica stalno generira električni tok, ki je sorazmeren jakosti sončnega

sevanja, ki vpada na sončno celico. Naslednja enačba podaja zvezo med valovno dolžino in

energijo (Eλ) vpadne svetlobe:

h cE

(5.1)

kjer je:

h – Planckova konstanta (6,626∙10-34

Ws2)

c – hitrost svetlobe (m/s)

λ – valovna dolžina (m)


11

Slika 5.4: Spektralna občutljivost posameznih vrst sončnih celic. [1]

Učinkovitost sončnih celic je omejena s številnimi dejavniki. Energija svetlobe z večanjem

valovne dolžine svetlobe pada, največja valovna dolžina, pri kateri ima svetloba še dovolj

veliko energijo, da lahko izbija elektrone, za silicij znaša 1,15 µm. Sevanje z večjo valovno

dolžino povzroča le segrevanje sončnih celic. Zgornja meja pretvorbe svetlobne energije na

sončno celico znaša približno 23 % (velja za silicijeve eksperimentalne sončne celice). Pri

uporabi drugih materialov je izkoristek lahko večji (eksperimentalno do 30 %) zaradi

širšega spektra svetlobe, katere energijo celica še lahko pretvori v elektriko. Lastne izgube

sončne celice nastopajo predvsem zaradi kontaktne mreže (lastne zastrtost), notranje

upornosti celice in zaradi refleksije sončnega sevanja na površini celice. Spektralna

občutljivost sončnih celic iz različnih materialov je prikazana na sliki 5.4. Za praktično

uporabo so najpomembnejše celice iz silicija, kadmijevega telurida (CdTe) in baker-

indijevega selenida (CuInSe – CIS). [1]

5.3 Karakteristika U-I sončne celice

Zelo pomembna točka v karakteristiki U-I sončne celice je točka vršne moči pri STC. V

praksi to točko le redko dosegamo, saj pri ustreznih vrednostih sončnega obsevanja, ki bi

zagotavljale največjo izhodno moč, naraste tudi temperatura celice, kar posledično vpliva


12

na zmanjševanje izhodne moči. Kot merilo kakovosti sončnih celic vpeljemo faktor

polnjenja (fill factor – FF). Določimo ga z enačbo:

MPP MPP

OC SC

U IFF

U I

(5.2)

kjer je:

IMPP – tok v točki največje moči (A)

UMPP – napetost v točki največje moči (V)

ISC – tok kratkega stika (A)

UOC – napetost odprtih sponk (V) [1]


13

6 VRSTE SONČNIH CELIC

6.1 Silicijeve kristalne sončne celice

Klasične mono- in polikristalne silicijeve sončne celice

V skupino kristalnih celic prištevamo tako monokristalne kot tudi polikristalne sončne

celice. Monokristalne sončne celice, iz katerih so zgrajeni monokristalni moduli, imajo

največkrat obliko rezin z debelino nekaj desetink mm, rezanih iz silicijevega ingnota s

premerom 10 do 15 cm, in generirajo tok velikostnega reda približno 35 mA/cm2 površine

pri napetosti približno 550 mV ob polni osvetlitvi. Ker so rezane iz okroglega

monokristalnega ingota, imajo praviloma prisekane robove, kar jih tudi poleg urejene

strukture površine že na prvi pogled razlikuje od polikristalnih celic. Mono- in

polikristalne celice se razlikujejo tudi po barvi, monokristalne so temno sive ali črne,

polikristalne modre.

Rezine silicija, ki so osnova za izdelavo sončnih celic, se režejo iz bloka z diamantno žago.

Izrezane rezine z debelino 1 mm, ki so rezane 1/10 mm natančno, se nato položijo med dve

planparalelni, nasproti rotirajoči kovinski plošči, s čimer se obe ravnini rezine izravnata na

nekaj tisočink milimetra natančno. Sledi jedkanje rezin do globine nekaj mikrometrov, s

čimer se odstranijo nepravilnosti v strukturi kristala, obenem pa se rezine na ta način tudi

očistijo. Sledi postopek difuzije, pri čemer se pri temperaturi 800 °C dovaja fosfor v obliki

plina. Posledica je nastanek N-plasti in oksidne plasti (zaradi reakcije s kisikom) na vrhu

rezine. Rezine se nato zložijo v obliko kocke in ponovno jedkajo, da se odstranijo N-plast

na robovih in nato še oksidne plasti na površinah rezin. Na zadnji strani se nato izdelajo

kontakti iz srebra in aluminija. Srebro se tiska na površino celic preko maske s posebnim

postopkom, nakar se celice sintrajo pri visokih temperaturah. Na podoben način se tiskajo

še kontakti za povezavo na prednji strani celic in antirefleksno plast. Kot antirefleksna

plast se uporabljajo titanove paste, ki pri sintranju tvorijo titanov dioksid (TiO2), ali pa

silicijev nitrid (Si3N4). Po naročilu je kristalne celice mogoče dobiti tudi v različnih barvah,

pri čemer imajo »obarvane« sončne celice, ki so najpogosteje obarvane zeleno, rdeče,


14

rjavo, sivo ali zlato, posebno antirefleksno plast, ki najbolj odbija svetlobo določene

valovne dolžine. Cena za »lepoto« pa je v tem primeru nekaj manjši izkoristek. Po naročilu

pa so mogoče tudi izvedbe celic različnih oblik. Zaradi enostavnejših proizvodnih

postopkov je končna cena modulov iz polikristalnih celic nekaj nižja kot iz monokristalnih

celic. [1]

Slika 6.1: Monokristlana sončna celica. [5]

Tabela 6.1: Značilnosti najpogosteje uporabljenih sončnih celic. [1]

Material Debelina Učinkovitost Oblika/barva

Silicij

monokristalne

sončne celice 0,3 mm 14-20 %

kvadratne oblike ali kvadratne s

prisekanimi (zaobljenimi) vogali/ temno

modra, črna z AR plastjo, siva brez AR

plasti

polikristalne

sončne celice 0,3 mm 13-15 %

kvadratne oblike/

modra z AR plastjo, srebrno siva brez

AR plasti

EFG-sončne

celice 0,28mm 14 %

pravokotne ali kvadratne oblike/

modra z AR prevleko

hibridne sončne

celice (HIT) 0,2 mm 18 %

kvadratne oblike/

temno modra do črna

Tankoplastne

kristalne sončne

celice

0,13 mm 8 % kvadratne oblike v obliki trakov/

modra z AR prevleko

amorfne sončne

celice

0,0001 mm

do 3 mm

substrat

10 % oblika po izbiri/

rdeče-modra, črna

Drugi materiali

CIS/CIGS

(baker-indijev

selenid)

0,003 mm

+ 3 mm

Substrat

10 % (modul) oblika po izbiri/črna

CdTe

(kadmijev telurid)

0,008 mm

+ 3 mm

substrat

9 % (modul) oblika po izbiri/temno zelena, črna


15

Posebne izvedbe kristalnih sončnih celic z višjim izkoristkom so na primer sončne celice s

kontakti na zadnji strani, zaradi česar je koristna površina sončnih celic večja, saj na

prednji strani ni kontaktne mreže, ki bi ovirala prehod svetlobe. Izkoristki takšnih celic

dosegajo do 22 %. Mogoče so izvedbe tako mono- kot polikristlanih celic s kontakti na

zadnji strani. [1]

Slika 6.2: Sončna celica z lasersko vrezanimi utori za kontakte. [9]

EFG-sončne celice

EFG-celice so polikristalne celice z zelo urejeno strukturo, tako da jih po lastnostih večkrat

pogojno prištevamo k monokristalnim celicam. EFG-celice, ki so pravilne kvadratne ali

pravokotne oblike, se proizvajajo vlečenjem monokristala v obliki pravilnega osemkotnika

iz taline, ki se nato reže z laserskim žarkom.

Velika prednost EFG-metode je precej manj odpadkov med proizvodnjo, ki med

proizvodnjo kristalnih sončnih celic iz rezin dosega 30 in 50 %. Poleg tega se površina, ker

ni žaganja, ne poškoduje. Trenutno je v fazi razvoja postopek pridobivanja EFG-celic iz

okrogle cevi, kar bi omogočilo večjo možno hitrost vlečenja kristala iz taline, celice pa bi

bile poleg tega lahko tanjše. [1]


16

Dvostranske kristalne sončne celice

Pri dvostranskih kristalnih sončnih celicah fotonapetostna pretvorba poteka na obeh

straneh celice. Takšne celice oblikujejo visok izkoristek, tipično večji od 20 %, pri čemer

so kontakti ponavadi izvedeni na zadnji strani, s tem pa je zelo visok izkoristek prednje

strani, razmerje izkoristkov prednja : zadnja stran pa je približno 1 : 2. Takšne celice je

uporabljala na primer NASA na pogon prototipov ultralahkih letal, zaradi vedno

dostopnejše cene pa so primerne za uporabo v komercialne namene. Eden od možnih

primerov uporabe je na primer uporaba pri protihrupnih ograjah ob prometnicah, ki v tem

primeru lahko potekajo v smeri S–J in ne nujno v smeri V–Z, izkoristek pa je zaradi

dvostranskih celic še vedno zadovoljiv. [1]

Tankoplastne kristalne sončne celice

Tankoplastne kristalne sončne celice se manj uporabljajo kot tankoplastne amorfne celice,

imajo pa nekaj dobrih lastnosti – zaradi majhne debeline so lahko nanešene na tankih

substratih, ki so lahko tudi upogljivi, upogibni polmer pa je lahko do 15 cm, pri čemer

celica zadrži vse lastnosti kristalnih celic (visok izkoristek, dolga življenjska doba …).

Celice se proizvajajo v obliki trakov, širokih 5 cm in dolgih lahko tudi 30 m.

Kristalne celice v obliki dendritne mreže so najtanjše široko proizvajane sončne celice in

imajo skupaj s kontakti debelino 130 µm (debelina klasičnih celic je okrog 300 µm).

Izkoristek takšnih celic dosega 13 %, kar je povsem primerljivo z izkoristkom klasičnih

kristalnih celic. [1]

Polikristalne sončne celice v obliki traku

Polikristalne celice v obliki traku se proizvajajo z vlečenjem dveh vročih ogljikovih ali

kremenčevih paličic skozi talino silicija. Med paličicama raste kristal v obliki traku, širok 8

cm. Trak se nato reže v pravokotne celice s tipičnimi merami 8 x 15 cm. Celice imajo

podobno strukturo kot EFG-celice, debele so 0,3 mm, izkoristek pa je okrog 12 %. [1]


17

Mikrokristalne sončne celice

Mikrokristalne sončne celice so stabilnejše od amorfnih celic in ne izkazujejo upadanja

izkoristka v prvih tednih delovanja. Primerne so tudi za izdelavo tandemskih celic,

sestavljenih iz amorfnega in mikrokristalnega silicija na steklenem substratu.

Izkoristek mikrokristalnih celic je okrog 10 %. Celice so v tem primeru kombinacija

mikrokristalne in amorfne plasti na steklenem substratu, skupna debelina je 2 µm (brez

(debeline stekla). [1]

Slika 6.3: Zgradba tandemske sončne celice iz mikrokristalnega silicija. [1]

Krogelne kristalne sončne celice

Silicijeve krogelne sončne celice imajo obliko kroglic s premerom približno 1 mm, ki so

vtisnjene v »sendvič-strukturo« izolatorja in dveh prevodnikov (lahko aluminijskih)

sestavljenih iz folij, tako da foliji predstavljata kontakt, na vrhu pa so kroglice, ki so

izdelane iz P-tipa silicija, prevlečene pa z N-tipom silicija. Prednost sta fleksibilnost in

dokajšnja robustnost modulov ob solidnem izkoristku (približno 10 %), za proizvodnjo pa

niso potrebni tako zahtevni postopki, tudi zahtevana čistoča silicija je manjša kot za

izdelavo klasičnih celic. To je nova tehnologija, ki sicer precej obeta, vendar na trgu še ni

razširjena. [1]


18

Slika 6.4: Modul s krogelnimi sončnimi celicami. [1]

6.2 Silicijeve amorfne sončne celice

Klasične silicijeve sončne celice

Za razliko od kristalnih sončnih celic, ki imajo urejeno kristalno strukturo, so amorfne

silicijeve sončne celice zgrajene iz silicija, ki ima neurejeno strukturo. Amorfni silicij

pridobivamo v visokofrekvenčnih pečeh v delnem vakuumu, skozi katere se ob prisotnosti

električnega polja visokih frekvenc pripihujejo plini SiH4 (silan) in B2H6 (diboran) ali PH3

(fosfin), s pomočjo katerih se v silicij dodaja bor ali fosfor. Amorfne celice imajo slabši

izkoristek, le-ta se giblje med 6 in 8 %, se pa tudi hitreje starajo. Gostota toka znaša 15

mA/cm2, napetosti neobremenjenih celic pa so do 0,8 V, kar je več kot pri kristalnih

celicah. Klasičen silicijev amorfni modul vsebuje 20 trakastih amorfnih celic, kar daje na

izhodu napetost okrog 20 V. Spektralna občutljivost pri amorfnih celicah je pomaknjena

bolj proti modri svetlobi, tako da je idealen vir svetlobe za amorfne celice fluorescenčna

žarnica. Značilnost sončnih celic iz amorfnega silicija je upadanje izkoristka v prvih tednih

delovanja. Zaradi trganja šibkih vezi med silicijevimi atomi izkoristek upade za 10 do 30

%, ustali pa se po nekaj tednih.


19

Slika 6.5: Zgradba amorfne silicijeve sončne celice. [1]

Tipične vrednosti električnih parametrov, ki jih v specifikacijah podajajo proizvajalci,

veljajo takrat, ko se izkoristek ustali, in so torej v prvih tednih delovanja višje od

specificiranih. Tipične vrednosti parametrov novih amorfnih sončnih celic (modulov) so

15 % večje od specificiranih, ko gre za moč, 11 % večje pri napetosti in 4 % večje pri

tokih. Karakteristika U-I tankoplastnih amorfnih modulov ni tako izrazita kot pri kristalnih

modulih, kar zahteva več pozornosti pri načrtovanju elektronskih sklopov sledilnikov točke

največje moči. Za razliko od kristalnih sončnih celic je temperaturni koeficient amorfnih

celic pri visokih temperaturah ugodnejši, kar pomeni boljši izkoristek pri visokih

temperaturah modulov. [1]

Večslojne amorfne sončne celice

Med večslojne sončne celice uvrščamo tandemske sončne celice z dvema slojema, kjer sta

dva PN-spoja občutljiva na dve skupini valovnih dolžin, in pa trislojne sončne celice, kjer

so sloji sončne celice občutljivi na tri skupine valovnih dolžin (modra, zelena in rdeča

svetloba). Od zgoraj navzdol si sledijo spoj PN, občutljiv na modro svetlobo, nato spoj,

občutljiv na rumeno ali zeleno svetlobo, in spodaj še spoj PN, občutljiv na dolgovalovno

rdečo svetlobo. Celice se izdelujejo na kovinskem substratu. Najpogosteje so v uporabi

trislojne sončne celice iz več plasti amorfnega silicija, zelo redke pa so v praksi druge vrste

večslojnih celic, na primer tandemske celice. [1]


20

Slika 6.6: Trislojna sončna celica. [1]

6.3 Hibridne sončne celice (HIT)

Hibridna sončna celica je zgrajena iz amorfnega in kristalnega silicija. Kristalna rezina

služi kot osnova, na katero se obojestransko nanaša plast amorfnega silicija. Zaradi

specifičnega proizvodnega postopka potekajo procesi pri temperaturi do 200 °C, zaradi

česar so rezine tanjše, saj so izpostavljene manjšim obremenitvam, kar pomeni prihranek

materiala in energije. Ugodnejši kot pri kristalnih celicah je tudi temperaturni koeficient

moči, ki se pri hibridnih celicah z naraščanjem temperature spreminja počasneje. [1]

6.4 Sončne celice iz baker-indijevega selenida

Sončne celice CIS (baker-indijev selenid) se proizvajajo na steklenem substratu, na

katerega se najprej nanese plast molibdena, ki zagotavlja kontakt na zadnji strani, nato pa

sledi sočasno naparevanje bakra, indija in selena pri temperaturi 500 °C. Kot transparentni

kontaktni sloj na prednji strani služi cinkov oksid z dodatkom aluminija. Med vsemi

tankoplastnimi celicami imajo CIS največji izkoristek. Glede na zgradbo ločimo CIS

(CuInSe2) in CIGS (CuInGaSe2). [1]


21

Slika 6.7: Zgradba sončna celica CIS. [1]

6.5 Sončne celice iz kadmijevega telurida

Podobno kot celice CIS se tudi celice iz kadmijevega telurida (CdTe) proizvajajo z

nanašanjem plasti na steklen substrat. Najprej se nanese CdS N-plast, nato pa še CdTe P-

plast, čemur sledi segrevanje v vakuumu v peči pri 700 °C. Izkoristek celice je nekaj manj

kot 10 %, tudi za te celice velja, da imajo v primeru difuznega sevanja večji izkoristek od

kristalnih silicijevih sončnih celic. Vprašanja, ki se porajajo v zvezi s CdTe, so okoljske

narave. Module bo po preteku življenjske dobe treba skrbno reciklirati.

Slika 6.8: Zgradba sončne celice iz CdTe. [1]

Sam modul med delovanjem ne predstavlja težav, težav niti ni pričakovati v primeru

požara, saj je Cd temperaturno stabilen in se tali šele pri temperaturah, višjih od 1000 °C,

tako da se ob požaru veže s staljenim steklom in ne obremenjuje okolja. [1]


22

6.6 Sončne celice iz drugih materialov

Drugi materiali se za izdelavo sončnih celic uporabljajo le zelo redko, najpomembnejši so

na primer GaAs, GaInP, GaInAs in drugi; uporaba takšnih celic, s sicer zelo dobrim

izkoristkom, vendar tudi z visoko ceno, pa je omejena skoraj izključno na uporabo v

vesoljski tehniki. [1]

6.7 Prosojne sončne celice

Prosojne kristalne sončne celice

Prosojne kristalne celice so v osnovi povsem navadne kristalne celice, katerim so s

posebnim postopkom z laserjem vrezani utori, tako da celica postane delno prosojna. V

površino celic se zamaknjeno za 90° vrezujejo utori, na stiku utorov pa postane celica

prosojna za svetlobo. Možna je izdelava eno- in dvostranskih celic. Prosojnost je odvisna

od velikosti utorov in znaša tipično med 0 in 30 %. [1]

Prosojne amorfne sončne celice

Posebne izvedbe prosojnih sončnih celic so tudi tankoplastne sončne celice. Prosojnost teh

celic zagotovimo z mikroperforiranjem in tako na podoben način kot pri že omenjenih

kristalnih celicah dosežemo delno prosojnost. [1]

Slika 6.9: Transparentne polikristalne celice. [11]


23

7 FOTONAPETOSTNI MODULI

7.1 Osnovni električni parametri fotonapetostnih modulov

Fotonapetostni modul je najmanjši, ob okvari še zamenljivi del fotonapetostnega polja

oziroma sončnega fotonapetostnega generatorja. Najpogosteje delimo module glede na

vrsto uporabljenih sončnih celic ali glede na namen uporabe. Ponavadi so moduli okvirjeni

z aluminijastim okvirjem, lahko pa so tudi brez okvirja ali imajo okvir iz drugih

materialov. Moduli morajo ustrezati predpisanim standardom, ki določajo električne in tudi

mehanske lastnosti modulov, kar zagotavlja njihovo dolgotrajno, zanesljivo in varno

delovanje. Fotonapetostni modul je v osnovi električno zaporedna vezava (enakih) sončnih

celic.

Vezava več sončnih celic v serijo da želeno napetost, tok modula pa lahko povečamo z več

vezavami takšnih nizov vzporedno.

1

n

i

i

U U

(7.1)

kjer je:

Ui – napetost i-te celice (V)

n – število celic v modulu

Tok fotonapetostnega modula je enak za vse celice, ki so vezane v niz, napetost modula pa

je vsota (enačba) napetosti posameznih celic, ki sestavljajo modul. Če so parametri, ki

vplivajo na napetost posamezne celice, enaki za vse celice v modulu, potem napetost

modula določimo z naslednjim enostavnim izrazom:

iU n U (7.2)

kjer je:

Ui – napetost i-te celice (V)



24

Osnovni električni podatki modulov, ki jih navajajo proizvajalci, veljajo oziroma so

izmerjeni pri standardnih preskusnih pogojih (STC). Standardni preskusni pogoji veljajo za

vse tipe modulov ne glede na vrsto celic oziroma izvedbo modula. Električni podatki za

posamezne module se podajajo pri vrednosti sončnega sevanja 1000 W/m2, temperaturi

okolice 25 °C in vrednosti zračne mase AM = 1,5. Parameter, ki je v tem pogledu izjema, je

nazivna temperatura sončne celice, pogoji, pri katerih se navaja oziroma meri ta parameter,

so navedeni v nadaljevanju. Osnovne električne parametre modula navajajo proizvajalci v

točki delovanja, ko je moč modula največja (točka MPP):

vršna moč PMPP (Wp),

napetost pri naznačeni (vršni) moči UMPP (V),

tok pri naznačeni moči IMPP (A).

Drugi pomembnejši električni podatki so še:

temperaturni koeficient toka kratkega stika α (%/ C),

temperaturni koeficient napetosti odprtih sponk β (%/ C),

temperaturni koeficient moči γ (%/ C),

nazivna temperatura celice (pri 800 W/m2, temperaturi okolice 20 °C in zračni masi

AM = 1,5), tj. temperatura celice, ki se vzpostavi pri navedenih pogojih,

temperatura območja delovanja modula,

najvišja napetost sistema (tipično 600 V ali 1000 V),

učinkovitost modula η (%),

vrsta električnega priključka (konektor, priključna doza ipd.).

Opozoriti velja, da proizvajalci pogosto navajajo temperaturne koeficiente tudi v

absolutnih vrednostih, tj. kot spremembo toka ali napetosti pri spremembi temperature za

eno stopinjo Celzija. [1]


25

7.2 Funkcija premostitvenih diod

Fotonapetostni modul je v osnovi zaporedna vezava sončnih celic. Sončna celica kot

generator električnega toka deluje dobro le, če je zadosti osvetljena. Če je modul delno

osenčen, osenčena celica ne generira električnega toka, osvetljene sončne celice pa

nemoteno delujejo naprej. V tem primeru celoten tok zaporedno vezanih celic teče skozi

osenčeno diodo, na kateri se sprošča velika moč, saj je na sončni celici, ki v tem primeru

deluje kot dioda, padec napetostim ki je enak:

c( 1)U n U (7.3)

kjer je:

Uc – napetost posamezne sončne celice (V)


Moč, ki se sprošča na osenčeni celici, pa je enaka:

c c( 1)P n U I (7.4)

kjer je:

Uc – napetost posamezne sončne celice (V)

Ic – dejanski tok sončnih celic (A)

Takšno delovanje lahko vodi k nastanku vročih točk, kjer se sončna celica začne

pregrevati, zaradi česar se lahko sončne celice tudi uničijo (kratek stik). Takšne razmere

preprečimo z uporabo premostitvenih diod, ki jih vežemo vzporedno določenemu številu

zaporedno vezanih sončnih celic. Načelna zgradba modula s takšno vezavo je prikazana na

sliki. Tipično je premostitvena dioda vezana vzporedno skupini, ki vsebuje med 12 in 24

sončnih celic, kar pomeni dve premostitveni diodi na modul.

Premostitvene diode vsebujejo moduli pravzaprav vseh proizvajalcev. Izjeme so redke in

še tu more proizvajalec jamčit kontrolirano delovanje v primeru osenčenja ali kratkega

stika, kar je izjema in ne pravilo.


26

Zaradi možnih kratkotrajnih preobremenitev v delovanju morajo biti premostitvene diode

dimenzionirane za višje toke, kot pa je specificiran kratkostični tok modula.

Slika 7.1: Načelna električna zgradba modulov s premostitveno diodo.[1]

Tok premostitvene diode (Ibypass) mora biti najmanj 1,25-kratnik kratkostičnega toka

modula. Zaporna napetost diode mora biti vsaj dvakrat višja od specificirane napetosti

odprtih sponk modula. S stališča zaščite pred udarom strele pa je zaželeno, da je njena

zaporna napetost čim višja.

bypass sc1,25I I (7.5)

kjer je:

Isc – kratkostični tok modula (A)

R oc2U U (7.6)

kjer je:

Uoc – napetost odprtih sponk modula (V)

Pri manjših modulih s kratkostičnim tokom do 3,5 A zadoščajo premostitvene diode s 6 A

nazivnega toka, za večje module pa potrebujemo diode z nazivnim tokom 12 A, kar

posledično pomeni tudi dodatno segrevanje priključne doze. Novejši moduli imajo

namesto premostitvenih diod že vgrajena elektronska vezja, ki rešujejo težave s

pregrevanjem, obenem pa modul ščitijo na enak način premostitvene diode. [1]


27

7.3 Karakteristike modulov

Karakteristiko U-I fotonapetostnega modula konstruiramo iz karakteristik posameznih

celic. Pomembnejše točke v karakteristikah na sliki 7.2 so točka kratkega stika (točka A),

točka odprtih sponk (točka B) in točka največje moči – MPP (točka C). Največji vpliv na

električne parametre fotonapetostnega modula predstavljajo sončno sevanje, temperatura

sončnih celic in delno ali celotno osenčenje modula. Vrednost izhodnega toka je

sorazmerna jakosti sončnega sevanja. [1]

Slika 7.2: Primera karakteristike U-I fotonapetostnega modula in poteka moči. [1]

7.4 Temperaturne odvisnosti električnih parametrov

Napetost odprtih sponk z upadanjem temperature modulov narašča in je najvišja pri

najnižjih temperaturah okolice. Tok kratkega stika z naraščanjem temperature narašča,

vendar njegov temperaturni koeficient ni tako visok kot temperaturni koeficient napetosti

odprtih sponk.

Fotonapetostni moduli delujejo pri temperaturah višjih od temperature okolice – tipično je

temperatura modula za 30 do 40 °C višja od temperature okolice. Načrtovana delovna

temperatura sistema mora biti tako vsaj 75 °C. [1]


28

7.5 Mehanski in drugi parametri modulov

Jamstva na izhodno moč so tipično 90 % nazivne izhodne moči po desetih letih delovanja

in 80 % moči po 25 letih delovanja, kar velja za monokristalne module. Za module iz

polikristalnih celic so podatki nekoliko nižji – po desetih letih 85 % in po 25 letih 75 %

moči. Za amorfne module pa tipično velja, da po 20 letih dosegajo še 80 % nazivne moči.

Podatki so zgolj okvirni in jih je treba pred nakupom preveriti, saj so odvisni od vrste celic,

proizvodnih postopkov itn. Med pomembnimi mehanskimi in drugimi podatki modulov

velja omeniti:

odpornost modula proti sunkom vetra (N/m2 ali km/h),

odpornost proti udarcem,

dimenzije modula,

težo,

certifikate, ki jim modul ustreza,

jamstvo proizvajalca na izhodno moč,

garancijsko dobo. [1]


29

8 VRSTE FOTONAPETOSTNIH MODULOV

8.1 Fotonapetostni moduli iz kristalnih celic

Klasične silicijeve kristalne module sestavljajo praviloma 36 ali 72 med seboj električno

povezanih silicijevih sončnih celic, ki se nahajajo med dvema plastema folij, vse skupaj pa

je laminirano med steklom na prednji strani in tedlarjem na zadnji strani modula.

Slika 8.1: Zgradba klasičnega fotonapetostnega modula. [1]

Klasični modul iz kristalnih celic je lahko sestavljen iz polikristalnih ali monokristalnih

sončnih celic. Povezave med posameznimi celicami na modulu so izvedene z drobno

mrežo na zgornji strani polprevodniškega materiala. Mreža mora biti čim tanjša, da ne

ovira prehoda svetlobe oziroma da ne prispeva preveč k lastnim izgubam sončnih celic.

Modul je ponavadi okvirjen z aluminijastim okvirjem. Redkeje naletimo tudi na module,

okvirjene z okvirjem iz nerjavečega jekla ali umetne mase.

Posebne izvedbe kristalnih modulov so transparentni moduli, ki prepuščajo del svetlobe in

fleksibilni moduli, ki jih lahko (seveda do neke mere) upogibamo. Posebni primeri

kristalnih modulov so tisti, kjer so celice laminirane v teflonu – ta rešitev je pogosta pri

manjših modulih ali strešnikih s sončnimi celicami. Moduli, laminirani s teflonom, ne

potrebujejo dodatne prosojne sprednje plasti, saj teflon zagotavlja zadostno zaščito celic

oziroma modulov. Plast teflona je zelo tanka, zaradi česar je odvod toplote dober, sama

površina teflona pa odbija prah in je tudi antireflektivna. Kot nosilni material se v tem


30

primeru lahko uporablja steklen substrat, v poštev pa pridejo tudi drugi materiali, na primer

kovinski substrati, keramika, skrilavec in podobno.

Moduli brez težav prenašajo dokaj visoke temperaturne spremembe, saj v večini primerov

lahko delujejo v temperaturnem območju med -40 °C in 95 °C (pri zelo visokih

temperaturah se zmanjšuje izkoristek). Teža modulov je odvisna od moči in znaša nekaj

kilogramov za manjše module (50 W) do nekaj manj kot 30 kg za serijsko dobavljive

module z močmi od 250 do 300 W.

Za večino primerov uporabe, kjer nismo omejeni z razpoložljivim prostorom, so

polikristalni moduli dobra izbira, saj nudijo primerljive lastnosti za nižjo ceno, pri vseh

primerih, kjer pa zahtevamo čim večjo izhodno moč pri čim manjši površini modulov, pa

so pravilna izbira monokristalni moduli. Primeri, kjer zahtevamo čim večjo moč glede na

enoto površine, nastopajo tam, kjer smo omejeni s prostorom, na primer v navtiki, pri

avtodomih, javni razsvetljavi oziroma prometni signalizaciji in v podobnih primerih. [1]

8.2 Fotonapetostni moduli iz amorfnega silicija

Amorfne sončne celice so nanesene na nosilni material (substrat) s posebnimi postopki

nanašanja tankih plasti silicija in drugih materialov. Sončne celice zgradimo oziroma

oblikujemo v postopku izdelave modula bodisi z rezanjem nanesene plasti z laserjem ali z

mehansko obdelavo (vrezovanjem utorov) v površino modula. S premostitvenimi diodami

so premoščene vse celice, kar modulom daje dobre lastnosti v primerih delnega osenčenja.

Sončne celice iz amorfnega silicija imajo zelo dobre lastnosti tudi v pogojih slabše

osvetljenosti, dobro pa v primerih s kristalnimi moduli izkoriščajo tudi difuzno sevanje.

Posebnost novih silicijevih amorfnih modulov je upadanje učinkovitosti v prvih nekaj

mesecih, in to do določene vrednosti, ko se le-ta nato ustali (6 % do 8 %, odvisno od vrste

modula). Nazivno moč takšnega modula proizvajalci navajajo kot moč po ustaljenih

razmerah, to je po končanju upadanja učinkovitosti/moči v prvih tednih delovanja. Novi

moduli imajo zaradi tega pojava nekoliko večji izkoristek (in večjo izhodno moč), kot pa je

navedeno v specifikacijah, kar je treba upoštevati pri načrtovanj sistemske tehnike oziroma

razsmernikov.


31

Boljše izkoristke silicijevih amorfnih modulov dosegamo z večplastnimi sončnimi

celicami. Na trgu so tako na voljo tandemski tankoplastni moduli (moduli, izdelani iz dveh

tankih plasti), kjer so celice kombinacija mikrokristalne in amorfne plasti s skupno

debelino 2 µm. Takšni moduli so izdelani na steklenem substratu in laminirani z EVA-

folijo, sprednja stran pa je kaljeno steklo, in se z izkoristkom 8,5 % uvrščajo med boljše

amorfne module. Najvišja napetost je 600 V, delovna temperatura pa med -40 °C in 90 °C.

Posebne izvedbe takšnih sončnih celic so grajene iz več plasti silicija, kjer si zapovrstjo

sledijo trije PN-spoji, kar omogoča največji izkoristek sončne celice v širokem območju

valovnih dolžin.

Od zgoraj navzdol si sledijo PN-spoj, občutljiv na modro svetlobo, nato spoj občutljiv na

rumeno ali zeleno svetlobo, in spodaj nato še PN-spoj, občutljiv na dolgovalovno rdečo

svetlobo. Uporaba takšnih modulov je raznovrstna, saj zajema tako klasične module,

kovinsko strešno kritino, module za obloge fasad objektov, fleksibilno strešno kritino

(skodle), mogoča je uporaba v oblačilih, torbah (napajanje prenosnih računalnikov,

mobilnih telefonov) ipd. [1]

8.3 Laminiranje tankoplastnih modulov

Za steklen substrat pri tankoplastnih modulih je uporabljeno klasično steklo, saj postopek

nanosa plasti silicija poteka pri visokih temperaturah, ki negativno vplivajo na lastnosti

kaljenega stekla (prednapetost), zaradi česar njegova uporaba ni smiselna. Če takšne

module uporabljamo v aplikacijah, ki zahtevajo varnost glede na možen lom stekla, je

treba uporabiti dodatno kaljeno steklo. Zaradi različnih tehnik nanašanja tankih plasti

silicija in drugih materialov je nosilna plast (substrat) lahko sprednji ali zadnji del modula,

odvisno od materiala sončnih celic. Pri amorfnih sončnih celicah in modulih iz CdTe je

stekleni substrat prednja stran modula, saj je plast sončnih celic nanesena na zadnji strani

substrata (stekla). Stekleni substrat na prednji strani tako obenem služi tudi kot zaščita pred

atmosferskimi vplivi. Zadnja stran takšnih modulov je prevlečena z EVA-folijo, ki ji sledi

tedlar, kar je zelo podobno kot pri kristalnih modulih. Posebne izvedbe za uporabo v

fasadah imajo na primer prosojno zadnjo stran iz varnostnega kaljenega stekla. Pri CIS- ali

amorfnih modulih na fleksibilnih substratih je polprevodnik nanesen na prednji strani


32

substrata, čemur na prednji strani sledita še EVA-folija in (varnostno) steklo. Mogoče so

tudi izvedbe tankoplastnih modulov, pri katerih je namesto folije za laminiranje

uporabljena prosojna smola (podobno kot pri prosojnih modulih). Zelo pogosta je izvedba

amorfnih tankoplastnih modulov na kovinskih substratih za oblaganje fasad ali za

prekrivanje streh. Substrat je lahko tudi fleksibilen, kot na primer vodotesna folija, kar

omogoča izdelavo modulov v obliki bal, ki jih nato na mestu polaganja enostavno

razvijemo. [1]

8.4 Fotonapetostni moduli iz CdTe in CIS

Proizvajalcev modulov iz kadmijevega telurida (CdTe) je malo, vsak uporablja lastne

proizvodnje postopke. V osnovi se na steklo najprej nanese antirefleksna plast (TCO),

čemur sledi nanašanje tankih plasti kadmijevega selenida in kadmijevega telurida. Kontakti

so načeloma lahko izvedeni nazadnje, podobno kot pri kristalnih celicah oziroma modulih,

vendar zaradi stroškov proizvajalci to izvedejo že v postopku proizvodnje, pri čemer celice

strukturirajo na podoben način, kot pri amorfnih tankoplastnih modulih (mehansko z

nožem ali najpogosteje z laserjem). Slika prikazuje modul iz kadmijevega telurida s tremi

rezi, s katerimi so posamezne sončne celice ločene, zagotovljen pa je tudi električni

kontakt z zadnjo stranjo celice.

Slika 8.2: Modul iz kadmijevega telurida (CdTe). [1]

Podobna je tudi izdelava modulov iz baker-indijevega selenida (CIS). Za steklen substrat

se v obeh primerih uporablja navadno steklo, ki je dokaj obstojno tudi še pri dokaj visokih

temperaturah (500 °C), pri katerih poteka nanašanje plasti. [1]


33

8.5 Prosojni fotonapetostni moduli

Fotonapetostni moduli, ki delno prepuščajo svetlobo, so lahko zanimiv sestavni del zgradb.

Takšne module, ki lahko nadomestijo prosojne površine ali senčila, uporabljamo kot

zasteklitve zimskih vrtov, fasad, atrijev in podobnih delov objektov. Boljši prosojni moduli

imajo lastnosti dobrih oken, kar velja tako za toplotnoizolativne kot tudi za zvočno-

izolativne lastnosti. Poleg funkcije okna ali prosojnega senčila pa sončne celice v takšnih

zasteklitvah generirajo tudi električno energijo. Prosojni moduli so lahko grajeni iz

klasičnih neprosojnih kristalnih sončnih celic ali pa iz delno prosojnih kristalnih celic.

Druga možnost pa je uporaba delno prosojnih amorfnih plasti na steklenem substratu.

Prosojni fotonapetostni moduli so na voljo v različnih izvedbah, bodisi s klasičnimi

kristalnimi (neprosojnimi) sončnimi celicami, prosojnimi kristalnimi sončnimi celicami in

z mikroperforiranimi amorfnimi sončnimi celicami.

Stopnja prosojnosti modulov je lahko različna, odvisna od namena uporabe in uporabljenih

sončnih celic oziroma tehnologije izdelave modulov.

Moduli se praviloma izdelujejo kot laminat steklo-steklo (nimajo okvirja kot klasični

moduli) in so namenjeni vgradnji v prosojne dele zgradbe. Prosojni fotonapetostni moduli

so izdelani iz kakovostnih (kaljenih) varnostnih stekel, saj morajo izpolnjevati stroga

varnostna merila. [1]

Prosojni moduli iz klasičnih kristalnih celic

Delno prosojni moduli iz kristalnih celic so grajeni iz klasičnih kristalnih celic, laminiranih

med dve prosojni, običajno stekleni plasti.

Slika 8.3: Enostaven laminat steklo-steklo. [1]


34

Zgradba takšnega modula je zelo podobna zgradbi klasičnega modula, le da je zadnja

ploskev modula (pri neprosojnih modulih ponavadi tedlar) nadomeščena s steklom.

Prosojnost takšnega modula uravnavamo z razmikom med sončnimi celicami – večji kot je

razmik, večja je prosojnost modula. Izkoristek na površino takšnega modula pa je seveda

obratno sorazmeren s prosojnostjo modula oziroma razmika med celicami. Moduli so

izdelani kot laminat steklo-steklo, lahko z okvirjem, najpogosteje pa brez njega, kar

omogoča enostavno vgradnjo v streho ali fasado objekta. Sicer pa imajo moduli steklo-

steklo vse lastnosti klasičnih fotonapetostnih modulov. Posebne izvedbe prosojnih

modulov so fleksibilni moduli, kjer so celice laminirane med dvema plastema pleksi stekla.

Takšne module lahko (seveda le do neke mere) upogibamo, kar omogoča vgradnjo v strehe

avtobusnih postajališč, plovil, izvedbo naravnih nadstreškov različnih oblik in podobno.

Slika 8.4: Izboljšan laminat steklo-steklo s toplotnoizolativnimi lastnostmi. [1]

V primerih uporabe, kjer ob lomu stekla in padanju stekla v globino obstaja nevarnost

poškodb ljudi – takšni primeri so na primer strehe atrijev in drugih javnih prostorov,

zimskih vrtov in podobno, se uporabljajo laminati, pri katerih je tudi zadnja ploskev

izdelana kot laminat steklo-steklo, seveda brez sončnih celic.

Slika 8.5: Laminat steklo-steklo z zvočnoizolativnimi lastnostmi. [1]


35

Kadar je potrebna večja zaščita pred hrupom, so primerni laminati z dobrimi zvočno-

izolativnimi lastnostmi. Takšne module lahko uporabimo na primer za zasteklitve fasad ob

prometnicah ali pa protihrupnih ovir. Če takšne ovire potekajo v smeri S–J, lahko

vsebujejo dvostranske sončne celice. Na trgu so tudi na voljo tudi prosojni elementi za v

gradnjo v fasade, kjer so celice namesto laminirane s folijo zalite s prosojno smolo. Smola

se po zalivanju utrdi, lahko s pomočjo UV-svetlobe ali brez nje, odvisno od vrste

uporabljene smole.

Slika 8.6: Laminat z obarvano zadnjo stranjo za zahtevne primere v arhitekturi. [1]

Zvočnoizolativne lastnosti so odvisne od debeline stekel,tipično dušenje zvoka za različne

debeline stekel pa je:

11 mm / 38 dB,

14 mm / 40 dB,

19 mm / 41 dB,

23 mm / 43 dB. [1]

Prosojni moduli iz prosojnih kristalnih celic

Tudi če modul sestavljajo prosojne kristalne celice, je zgradba modulov oziroma laminatov

popolnoma enaka, razlika je le v tem, da so tudi sončne celice prosojne. Polikristalne

sončne celice se izdelujejo s posebnim postopkom vrezovanja utorov v izdelane mono- ali

polikristalne celice. V površino celic se tako na sprednji kot na zadnji strani s posebnim

proizvodnim postopkom in zamaknjeno pod pravim kotom vrezujejo utori, na stiku utorov

pa nastajajo zelo majhna mesta, kjer celica postane za svetlobo prosojna. Tehnološki


36

postopki omogočajo proizvodnjo eno- ali dvostranskih prosojnih polikristalnih celic.

Standardno je mogoče kupiti celice s tipično 10-odstotno prosojnostjo. Prosojnost je sicer

odvisna od velikosti utorov in lahko znaša do 30 %, tako da je mogoče naročiti tudi

prosojnejše celice. Za posebne primere uporabe so na voljo tudi obarvane prosojne (ali

klasične kristalne) celice, s katerimi lahko izdelamo module za najzahtevnejše primere v

arhitekturi. Barva celice je določena z lastnostmi antirefleksne plasti celice, izbiramo pa

lahko med modro (klasična barva polikristalnih celic), zeleno, rjavo, vinsko rdečo, zlato

ipd. [1]

Slika 8.7: Laminat s prosojnimi polikristalnimi celicami. [1]

Prosojni tankoplastni moduli

Pri tankoplastnih prosojnih modulih sta najpomembnejši dve rešitvi, in sicer nanašanje

amorfnega silicija na steklen substrat ali pa mikroperformacija amorfnih modulov. Steklo

kot osnova (substrat) tankoplastnih modulov ima dolgo življenjsko dobo, je prosojna,

vzdrževalni stroški pa so minimalni. Najpogostejši izvedbi prosojnih modulov sta izvedba

z vezanim steklom ali kot izolacijska zasteklitev (termopan).

Slika 8.8: Prosojni laminat s tankoplastnimi (amorfnimi) sončnimi celicami. [1]

Prednost amorfnega silicija v primerjavi s kristalnim je nižji temperaturni koeficient, kar

pomeni, da segrevanje modulov ne predstavlja takšnih težav kot pri kristalnih celicah.


37

S posebnimi proizvodnimi postopki so lahko prosojni amorfni moduli izdelani kot trakaste

plasti na steklenem substratu, kar jim daje poseben videz, obenem pa omogoča tudi dobro

prosojnost in funkcijo senčenja ob enem. Tudi pri amorfnih tankoplastnih modulih je

mogoča izvedba v obliki laminata ali pa v obliki izolacijskih zasteklitev, mogoče pa je tudi

naknadno strukturiranje amorfnih plasti. [1]

Slika 8.9: Modul iz amorfnega silicija, izvedba steklo-steklo. [1]

Fleksibilni in dvostranski prosojni fotonapetostni moduli

Fleksibilni prosojni fotonapetostni moduli so posebna izvedba modulov, praviloma

izdelani kot laminat plastika-plastika s kristalnimi celicami. Druga možnost pa je uporaba

pleksi stekla. V enem kosu so tipično dobavljivi moduli z dimenzijami do 1 x 3 m, izdelati

pa je mogoče izvedbe z upogibnim polmerom 1600 mm, pri čemer so možnosti dimenzij,

oblik in barv zadnje prosojne ploskve praktično neomejene. Izdelati jih je mogoče s

klasičnimi ali prosojnimi kristalnimi celicami. Tovrstni moduli se uporabljajo na primer za

napajanje manjših uporabnikov v urbanem okolju, kot so na primer avtobusna postajališča,

nadstreški, za osvetlitev reklamnih panojev, na plovilih in podobno.

Tudi pri takšnih modulih je mogoče izdelati toplotnoizolacijske zasteklitve. Posebne

prosojne dvostranske izvedbe takšnih modulov se uporabljajo na plovilih, kjer lahko z

zadnjo stranjo dodatno izkoristimo sončno sevanje, ki se odbija od morske gladine. [1]


38

9 RAZSMERNIK

Razsmernik je najpomembnejši element povezave sončnih modulov z javnim

elektroenergetskim omrežjem. Naloga razsmernika je preoblikovanje enosmerne vhodne

(DC) napetosti v izmenično (AC) napetost. Dober razsmernik je zmožen delovati v

širokem območju vhodnih napetosti v točki MPP, saj se tekom dneva vhodne napetosti

zelo spreminjajo, glede na različno jakost sončnega sevanja. [7]

9.1 Delovanje razsmernika

Zgradba omrežnega fotonapetostnega sistema je relativno preprosta. PV generator (sončna

celica ali PV modul) pošilja moč v omrežje preko razsmernika. Učinkovitost delovanja

sistema je v celoti odvisna od tehničnih lastnosti in ekonomičnosti razsmernika.

Najpomembnejša zahteva je visok izkoristek pretvorbe iz DC moči v AC moč. Poleg

majhne lastne porabe mora razsmernik zagotavljati pošiljanje maksimalne možne moči, ki

jo lahko nudi PV generator pod danimi pogoji v omrežje. Za velik izkoristek pretvorbe

razsmernika je potrebno zagotoviti tudi čim manjšo generacijo višjeharmonskih

komponent, ki se v realnih razsmernikih pojavljajo poleg generirane osnovne AC

komponente omrežja (50 Hz) in vodijo k električnim izgubam. Faktor, ki opisuje tovrstno

popačenje, se imenuje skupno harmonsko popačenje ("total harmonic distorsion – THD")

in mora biti čim manjši za čim večji izkoristek razsmernika.

V primeru omrežnih PV sistemov (omrežnih PV elektrarn) igra pomembno vlogo

spremljanje in nadzor delovanja sistema. Napake sistema se namreč ne odražajo na očiten

način (npr. prenehanje delovanja neke naprave oziroma porabnika lastnika sistema) in jih

je včasih težko zaznati neposredno. PV elektrarna mora zato vsebovati centralno enoto za

zbiranje in kontrolo podatkov o delovanju sistema.


39

Slika 9.1: Osnovna zgradba omrežnega PV razsmernika. [8]

Osnovna zgradba razsmernika je prikazana na sliki 9.1. Princip delovanja je razložen v

sledečih treh fazah:

Osrednji del razsmernika predstavlja razsmerniški mostič. Sestavljajo ga

polprevodniška stikala, ki izmenično priključujejo pozitivno (+) in negativno (-)

sponko PV generatorja na zgornjo in spodnjo izhodno sponko. Tako se polariteta

izhodnih sponk neprenehoma izmenjuje in dobimo izmenični izhodni signal.

Frekvenco preklopov mora biti enaka frekvenci omrežja (50 Hz) na katerega

priključimo razsmernik.

S pravilno izbranimi časi vklopov in izklopov stikal lahko kontroliramo obliko

izhodne napetosti oziroma toka, ki naj bi bila čim bolj podobna omrežni sinusni

obliki. Dodatno glajenje toka dosežemo z dušilkama na izhodu. Na ta način

zagotovimo minimalne izgube pri pošiljanju energije v obstoječe električno

omrežje.

Kondenzator na vhodu predstavlja tretji osnovni element PV razsmernika. V osnovi

skrbi za začasno shranjevanje enosmerne električne energije sončne celice, ki jo v

hitro ponavljajočih se kratkih časovnih intervalih (vklopi stikal) prenašamo v

omrežje. [8]


40

10 UVOD V PRAKTIČNI DEL

10.1 Predstavitev objekta

Obravnavan je gospodarski objekt in sicer hlev za govedo, ki se nahaja v vasi Presladol v

občini Krško. Hlev sestoji iz dveh etaž. V prvi etaži se nahaja govedo, krmišče in molzišče,

v drugi etaži pa je prostor za shranjevanje sena. Hlev je širine 13,50 m, dolžine 18,15 m in

višine 11,30 m. Površina strehe meri 402 m2, njen kot pa 38° . Sleme strehe ima azimut

46°.

Slika 10.1: Tloris objekta in azimut slemena strehe. [10]

Slika 10.2: Hlev.

46°


41

10.2 Postopek postavitve sončne elektrarne

Na sliki 10.3 je prikazano, kako poteka postopek za postavitev sončne elektrarne od

ugotovitve primernosti lokacije, do pogodbe o zagotavljanju podpore električni energiji,

proizvedeni iz obnovljivih virov energije v proizvodni napravi.

Slika 10.3: Postopek postavitve sončne elektrarne. [3]

10.3 Odkupne cene

Električno energijo, ki jo proizvede sončna elektrarna, lahko uporabimo za lastne potrebe,

vendar je mnogo bolj smiselno, če jo po višji zagotovljeni odkupni ceni oddajamo v

električno omrežje, medtem ko elektriko za lastno porabo še naprej kupujemo po nižji tržni

ceni. Gre za eno najvarnejših in najzanesljivejših naložb, pri čemer energijski izplen in

dolgoročno delovanje elektrarne veliko bolj vplivata na njeno donosnost kot izhodiščni

stroški.

Republika Slovenija spodbuja investicije v sončne elektrarne z zagotovljenimi odkupnimi

cenami. Višina zagotovljenih odkupnih cen velja za obdobje 15 let in je odvisna od tipa ter

velikosti sončne elektrarne. Po preteku tega obdobja pa bo lahko investitor svojo

proizvedeno električno energijo prodajal na trgu najugodnejšemu ponudniku. Pravilno


42

postavljena sončna elektrarna mu bo tako zagotavljala stabilen mesečni donos več

desetletij, saj je njena življenjska doba kar 40 let in več.[3]

Tabela 10.1: Odkupne cene. [3]

Vršna moč

Cena zagotovljenega

odkupa (za sončne

elektrarne priklopljene do

31. 12. 2012)

Sončne elektrarne na

stavbah in integrirane

sončne elektrarne

do 50 kW 0,19755 EUR/kWh

od 50 kW do 1 MW 0,18070 EUR/kWh

od 1 MW do 10 MW 0,14995 EUR/kWh

Sončne elektrarne na tleh do 50 kW 0,18564 EUR/kWh

od 50 kW do 1 MW 0,17104 EUR/kWh

10.4 PVSYST

Programsko orodje, razvito v Ženevi, oblikuje možnosti prostorske analize osenčenja.

Orodje je namenjeno analizi omrežnih in otočnih sistemov, nudi pa še druge zanimive

možnosti. Vsebuje bogato zbirko podatkov za številne lokacije in različne komponente

fotonapetostnih sistemov. Simulacija poteka na urni osnovi, mogoča je tudi simulacija

sledilnikov z enoosnim ali dvoosnim sledenjem. Vgrajeno orodje omogoča vnos povsem

lastne geometrije objektov v procesu analize osenčenja.[1]

Slika 10.4: PVSYST, primer določitve naklona strehe in azimuta objekta.


43

11 IZVEDBE

Izvedene so bile tri simulacije za tri različne primere. Za simulacije je bil uporabljen

računalniškim programom PVSYST, ki se ga uporablja za fotovoltaične sisteme.

11.1 Izbrani modul

Izbran je bil model modula BMU-239 podjetja BISOL. Podjetje ima sicer v svoji ponudbi

tudi serijo modulov BSU, ki so specifično narejeni za integrirane elektrarne, vendar je tudi

BMU model primeren za izvedbo integrirane sončne elektrarne. Po specifikacijah sta si

seriji modulov praktično identični, le v ceni bi prišlo do izstopanj.

Tabela 11.1: Električne lastnosti pri STC in naravnih pogojih. [12]

Električne lastnosti pri STC

(AM 1,5, 1000

W/m2, temperatura

celic 25 °C)

naravnih pogojih

(AM 1,5, 800 W/m2,

temperatura celic

44 °C)

Vršna moč PMPP [W] 239 179

Kratkostični tok ISC [A] 8,56 6,95

Napetost odprtih sponk UOC [V] 37,8 35,1

Tok vršne moči IMPP [A] 8,00 6,47

Napetost vršne moči UMPP [V] 29,8 27,2

Učinkovitost pretvorbe celic ηC [%] 16,4 15,1

Učinkovitost pretvorbe modula ηM [%] 14,6 13,5

Tabela 11.2: Ostale električne lastnosti. [12]

Tip sončnih celic polikristalni silicij

Dimenzije sončnih celic 156 mm x 156 mm (6+'')

Število celic in vezava 60 zaporedno

Toleranca izhodne moči 0/+6 W

Temperaturni koeficient toka α +5,5 mA/ °C

Temperaturni koeficient napetosti β -120 mV/ °C

Temperaturni koeficient moči γ -0,40 %/ °C

Maksimalna sistemska napetost 1000 V (razred A)

NOCT 44 °C

Najvišji reverzni tok 13 A


44

Tabela 11.3: Mehanske lastnosti BMU-239. [12]

Višina x širina x debelina 1649 mm x 991 mm x 40 mm

Teža 18,5 kg

Električni priključki Typo (IP 65) s tremi obvodnimi diodami

Certificirana nominalna obremenitev 5400 Pa

Slika 11.1: Shema modula. [12]

11.2 1. izvedba sončne elektrarne ne hlevu

V 1. izvedbi je bil obravnavan del strehe, ki je usmerjen v JZ smer. Glede na usmerjenost

in brez objektov, ki bi dajali senco na module, je bil v tem primeru pričakovan najvišji

izkupiček. 176 m2 strešne površine je prekrilo 108 BSU modulov, s skupno nazivno močjo

25,81 kWp oziroma s 23,20 kWp pri obratovalnih pogojih (50 °C). Same celice pa so

zavzemale površino 158 m2. Vzeta sta bila dva razsmernika Tripower 12000 TL podjetja

SMA z:

Maksimalna moč DC: 12000 W

Maksimalna napetost DC: 1000 V

PV-območje, MPPT: 150 V – 800 V

Maksimalni vhodni tok: 22 A (A) / 11 A (B)

Izkoristek: 97,5 % [13]


45

Slika 11.2: Shema objekta in postavitev modulov v 1. izvedbi.

Slika 11.3: Diagram poteka sonca 1. izvedbe.


46

Slika 11.4: Graf normirane proizvodnje na nameščen kWp pri nazivni moči 25,81 kWp za

1. izvedbo.

Slika 11.5: Graf učinkovitosti sistema 1. izvedbe.


47

Tabela 11.4: Rezultati 1. izvedbe.

Globalno

horizontalno

obsevanje

Temperatura

okolice

Globalno obsevanje

pravokotno na

nagnjeno površino

Globalno

obsevanje, ki ga

prejme modul, z

upoštevanjem

odboja ter

senčenja

[kWh/m] [°C] [kWh/m] [kWh/m]

Januar

Februar

Marec

April

Maj

Junij

Julij

Avgust

September

Oktober

November

December

32,2

49,3

87,4

120,3

151,0

162,6

175,2

153,1

105,0

67,6

39,0

25,8

-0,10

1,90

6,20

10,80

15,80

19,40

20,80

20,40

15,90

12,10

6,10

0,80

39,9

57,5

100,6

124,2

142,5

151,7

167,3

153,8

116,6

78,7

50,1

35,0

38,4

55,4

97,4

120,6

137,8

146,8

162,3

149,5

113,2

76,2

48,3

33,5

Letno 1168,5 10,89 1218,0 1179.3

Efektivna energija

na izhodu polja

Energija oddana v

omrežje

Izkoristek

fotonapetostnega

polja

Izkoristek

sistema

[MWh] [MWh] [%] [%]

Januar

Februar

Marec

April

Maj

Junij

Julij

Avgust

September

Oktober

November

December

0,930

1,340

2,308

2,788

3,128

3,252

3,555

3,275

2,557

1,757

1,145

0,810

0,898

1,303

2,248

2,719

3,052

3,169

3,467

3,192

2,492

1,709

1,709

0,779

13,19

13,22

13,00

12,71

12,44

12,15

12,04

12,06

12,42

12,64

12,95

13,12

12,74

12,85

12,67

12,40

12,14

11,83

11,74

11,76

12,11

12,30

12,55

12,63

Letno 26,844 26,137 12,49 12,16

Iz grafov na slikah 11.4 in 11.5 vidimo, da je proizvedene energije največ v poletnih

mesecih, a hkrati tudi največ izgub, zato je učinkovitost sistema takrat manjša. Povprečna

učinkovitost tega sistema je 83,1 %, kar na letni ravni prinese 26,14 MWh električne

energije. Največje odstopanje je med mesecem julijem in decembrom, in sicer 2,688 MWh

proizvedene električne energije. Iz slike 10.3, kjer diagram poteka sonca, pa je razvidno, da

sonce obsije površino modulov v poletnih mesec okoli pol sedme ure zjutraj, v zimskih

mesecih pa šele po osmi uri. Enoletne izgube nam pa prikazujejo deleže izgub po


48

segmentih glede na energijo fotonapetostnega polja pri standardnih testih pogojih in sicer

je ta energija 30, 43 MWh, dejanski izkupiček oddan v električno omrežje pa 26,14 MWh.

Slika 11.6: Enoletno diagram izgub na sistemu 1. izvedbe.

11.3 2. izvedba sončne elektrarne ne hlevu

Pri 2. izvedbi je bil obravnavan preostali del, ki je usmerjen v SV smer. Pričakovan je bil

manjši izkupiček zaradi same usmerjenosti, vendar pa tudi v tem primeru ni bilo objektov,

ki bi dajali senco na module. 176 m2 strešne površine je prekrilo 108 BSU modulov, s

skupno nazivno močjo 25,81 kWp oziroma s 23,20 kWp pri obratovalnih pogojih (50 °C),

kot v 1. izvedbi, prav tako so celice zavzemale površino 158 m2 in vzeta sta bila dva

razsmernika Tripower 12000 TL.


49




50


2. izvedbo.



51


Globalno

horizontalno

obsevanje

Temperatura

okolice

Globalno obsevanje

pravokotno na

nagnjeno površino

Globalno

obsevanje, ki ga

prejme modul, z

upoštevanjem

odboja ter senčenja


Januar

Februar

Marec

April

Maj

Junij

Julij

Avgust

September

Oktober

November

December

32,2

49,3

87,4

120,3

151,0

162,6

175,2

153,1

105,0

67,6

39,0

25,8

-0,10

1,90

6,20

10,80

15,80

19,40

20,80

20,40

15,90

12,10

6,10

0,80

21,3

33,4

58,2

88,3

120,9

130,6

134,4

112,1

70,1

44,1

24,2

15,6

20,0

31,2

54,8

83,7

115,6

124,7

128,3

106,4

66,0

41,2

22,7

14,7

Letno 1168,5 10,89 853,1 809,2

Efektivna energija

na izhodu polja

Energija oddana v

omrežje

Izkoristek

fotonapetostnega

polja

Izkoristek sistema

[MWh] [MWh] [%] [%]

Januar

Februar

Marec

April

Maj

Junij

Julij

Avgust

September

Oktober

November

December

0,470

0,746

1,309

1,973

2,667

2,819

2,879

2,400

1,516

0,947

0,522

0,335

0,444

0,718

1,267

1,919

2,600

2,746

2,805

2,335

1,470

0,911

0,494

0,310

12,49

12,67

12,74

12,67

12,50

12,23

12,13

12,13

12,26

12,16

12,21

12,13

11,80

12,18

12,33

12,32

12,19

11,92

11,82

11,80

11,89

11,71

11,57

11,23

Letno 18,582 18,020 12,34 11,97

Pri 2. izvedbi lahko iz grafov na slikah 11.9 in 11.10 vidimo, da je proizvedene energije

prav tako največ v poletnih mesecih, učinkovitost samega sistema pa je največja v mesecu

marcu, povprečna pa znaša 81,8 %. Na letni ravni doprinese ta sistem 18,02 MWh, kar je

8,12 MWh manj kot pri 1. izvedbi. Največje odstopanje je med mesecem julijem in

decembrom in sicer 2,495 MWh proizvedene električne energije. Če bi združili sistem iz 1.

izvedbe in sistem druge izvedbe, bi bil skupni letni izkupiček električne energije 44,16

MWh. Diagram poteka sonca na sliki 11.8 pa prikazuje obsijanost površine modulov od

sončnega vzhoda dalje, vendar pa se v poletnih mesec najkasneje okoli pete ure popoldan

zaključi, v zimskih mesecih pa še veliko prej. Iz spodnje slike enoletnih izgub pa je


52

razvidna energija fotonapetostnega polja pri standardnih testih pogojih v višini 20,88

MWh, dejanski izkupiček oddan v električno pa znaša že prej omenjenih 18,02 MWh.


11.4 (izvedba 3)

Pri 3. izvedbi pa je bil vzet sistem 1. izvedbe z obravnavo drevesa, ki se nahaja v

neposredni bližini in meče senco na module. Pričakovan je bil manjši izkupiček zaradi te

prepreke.


53




54


3. izvedbo.



55


Globalno

horizontalno

obsevanje

Temperatura

okolice

Globalno obsevanje

pravokotno na

nagnjeno površino

Globalno

obsevanje, ki ga

prejme modul, z

upoštevanjem

odboja ter senčenja


Januar

Februar

Marec

April

Maj

Junij

Julij

Avgust

September

Oktober

November

December

32,2

49,3

87,4

120,3

151,0

162,6

175,2

153,1

105,0

67,6

39,0

25,8

-0,10

1,90

6,20

10,80

15,80

19,40

20,80

20,40

15,90

12,10

6,10

0,80

39,9

57,5

100,6

124,2

142,5

151,7

167,3

153,8

116,6

78,7

50,1

35,0

33,4

49,2

88,6

111,6

128,8

138,1

152,7

139,1

103,9

68,1

42,2

28,5

Letno 1168,5 10,89 1218,0 1084,3

Efektivna energija

na izhodu polja

Energija oddana v

omrežje

Izkoristek

fotonapetostnega

polja

Izkoristek sistema

[MWh] [MWh] [%] [%]

Januar

Februar

Marec

April

Maj

Junij

Julij

Avgust

September

Oktober

November

December

0,804

1,190

2,104

2,586

2,930

3,064

3,353

3,059

2,352

1,573

0,999

0,685

0,774

1,155

2,049

2,521

2,857

2,985

3,269

2,980

2,292

1,528

0,965

0,656

11,41

11,74

11,85

11,79

11,65

11,44

11,35

11,27

11,43

11,32

11,30

11,10

10,98

11,40

11,54

11,50

11,36

11,15

11,07

10,98

11,13

10,99

10,92

10,64

Letno 24,699 24,030 11,49 11,18

Če primerjamo zadnji sistem s prvim, takoj opazimo razliko in izgube, ki jih povzroči

padla senca na modulih. Iz grafa 10.14 so razvidne največje izgube na modulih med vsemi

tremi primeri. Tudi učinkovitost je nižja, in sicer znaša le 76,4 %, presenetljiva pa je

razlika učinkovitosti v mesecu decembru, ki je nadomestila najnižjo v mesecu juliju iz 1.

izvedbe. Izkupiček celotnega sistema je 24,03 MWh, kar je 2,11 MWh manj kot pri 1.

sistemu. Diagram poteka sonca prikazuje izgube, ki se kažejo skoraj čez cel dan. Iz

enoletnih izgub pa je razvidno, da bi izkupiček sistema fotonapetostnega polja pri

standardnih testih pogojih znašal 27,98 MWh. Ob teh izračunih niso bile upoštevane

zaporedne vezave modulov, kjer bi osenčen modul vplival še na slabše delovanje


56

preostalih modulov. Ob upoštevanju tega bi se izplen tj. izkoristek še dodatno zmanjšal.

Zadnji primer nam tako jasno prikazuje, da bilo smiselno ob postavitvi sončne elektrarne

odstraniti drevo, zaradi nepotrebnih izgub.



57

12 EKONOMSKI VIDIK

Okvirna cena integrirane sončne elektrarne na ključ je 1,5 EUR/Wp. Tako bi znašala cena

investicije:

EUR25810 Wp 1,5 38715 EUR

Wp (12.1)

V strukturi cene, ki velja za sisteme z manjšo močjo do nekaj 10 kW, zajemajo moduli

približno 55-odstotni delež, razsmerniki 13 %, nekaj več kot 15 % zavzema inštalacijski

material, montaža zahteva nekaj več kot 10 % sredstev, ostalo pa načrtovanje in

dokumentacija sistema.[1]

55%

13%

16%

15%5%

moduli

razsmerniki

inštalacijski material

montaža

načrtovanje

Slika 12.1: Grafični prikaz porazdelitve stroškov načrtovanja in gradnje omrežnega

fotonapetostnega sistema.

Če zaokrožimo, znaša cena modulov 0,8 EUR/Wp:

EUR25810 Wp 0,8 20648 EUR

Wp (12.2)


58

V primeru celotne strehe pa se povoji ves material in prav tako cena. Tako znaša celotna

investicija:

2 38715 EUR 77430 EUR (12.3)

Delež modulov:

2 20648 EUR 41296 EUR (12.4)

Kot je bilo že omenjeno, subvencionirana odkupna cena za obdobje 15 let trenutno znaša

0,19755 EUR/kWh in dobimo letni prihodek za 1. izvedbo:

kWp EUR EUR26137 0,19755 5163,4

leto kWp leto (12.5)

Za preračun povračila investicije je potrebno od letnega prihodka odšteti redne stroške

elektrarne. To so načrtovani stroški, ki jih lahko brez težav predvidimo pri načrtovanju

sistema. Višina rednih stroškov je gleda na izkušnje iz prakse ocenjena na <0,1 %

investicije letno.[1]

Tako je približni maksimalni redni letni strošek za 1. izvedbo:

38715 EUR 0,001 39 EUR (12.6)

Med stroške štejemo tudi zavarovanje, ki je za naš primer okoli 206 EUR in dobimo čisti

dobiček:

EUR EUR EUR EUR

5163,4 39 206 4918,4 leto leto leto leto

(12.7)


59

Naša investicija za 1. izvedbo bi se okvirno povrnila v:

EUR38715 EUR 4918,4 7,9 let

leto (12.8)

Tabela 12.1: Vrednosti ekonomskih izračunov za vse 4 variante.

1. izvedba 2. izvedba 1. in 2.

izvedba

skupaj

3. izvedba

Investicija [EUR] 38715 38715 77430 38715

Moduli [EUR] 20648 20648 41296 20648

Letni prihodek [EUR/leto] 5163,4 3559,8 8723,2 4747,1

Maksimalni redni

letni strošek [EUR/leto] 39 39 78 39

Letno zavarovanje [EUR/leto] 206 206 412 206

Čisti letni dobiček [EUR/leto] 4918,4 3314,8 8233,2 4502,1

Okvirno povračilo

naložbe [leta] 7,9 11,7 9,4 8,6

Najhitreje bi bila izplačana 1. izvedba fotonapetostne elektrarne. Za primer pa lahko

vključimo v proračun te izvedbe še letni strošek porabljene električne energije v tem

gospodinjstvu. V tem primeru sicer ne gre za stroške povezane s samo elektrarno, ampak

samo za predračun, v kolikšnem času bi bila povrnjena investicija.

Naš povprečni mesečni strošek porabljene električne energije je približno 120 EUR. To v

enem letu znaša:

EUR12 120 EUR 1440

leto (12.9)

Če ta strošek odštejemo od čistega letnega dobička, dobimo:

EUR EUR EUR4918,4 1440 3478,4

leto leto leto (12.10)


60

Tako se v tem primeru naša investicija povrne v:

EUR38715 EUR 3478,4 11,1 let

leto (12.11)


61

13 SKLEP

Cilj diplomske naloge je bil ugotoviti izvedljivost, izkoristek, vrednost in ekonomičnost

integrirane sončne elektrarne na že obstoječem gospodarskem objektu. Ozaveščenost o

alternativnih virih energije je vedno večja, prav tako pa raste potreba po električni energiji.

Ideja se je pojavila ob azbestni strešni kritini, ki bi jo bilo potrebno zamenjati in bi s

postavitvijo integrirane sončne elektrarne odstranili strupeni azbest in uveljavili energijski

potencial objekta.

Mere objekta so bile vzete iz načrta samega objekta in prav tako naklon strehe, ki je poleg

površine strehe pomemben podatek za obravnavo fotovoltaičnega sistema. Azimut je bil

izmerjen s pomočjo kotomera in tlorisne slike objekta, potrebno pa je bilo še izbrati sončni

modul srednjega cenovnega razreda in razsmernike. Ko smo imeli vse potrebne podatke

smo opravili tri simulacije v računalniškem programu PVSYST, ki je narejen za

fotovoltaične sisteme.

Rezultati so pokazali da je bil največji izplen pri 1. izvedbi, kjer je bil obravnavan del

strehe v smeri JZ. Ta izplen je znašal 26,14 MWh. Najmanjši izplen se je pokazal pri 2.

izvedbi, ko smo obravnavali del strehe usmerjen v SV smer. Izplen je znašal samo 18,02

MWh, vendar pa smo z združitvijo prvih dveh dobili novo opcijo, ki je zajela celotno

streho in je izplen znašal 44,16 MWh. Pri 3. izvedbi pa smo prišli do zaklučka, da je

smotrno odstrani vse ovire, ki mečejo senco na fotonapetostne module.

Po ekonomski obravnavi dobljenih izplenov električne energije smo ugotovili, da sta

najbolj primerni 1. izvedba in kombinacija 1. z 2. izvedbo. V teh dveh primerih bi se

investiciji najhitreje povrnili. Sama 2. izvedba pa je v vseh pogledih na zadnjem mestu.

Tako lahko zaključimo, da je elektrarna na objektu mogoča, izkoristek sistema je okoli 12

%, največji možen izplen je 44,16 MWh, iz ekonomskega vidika pa je najboljša 1. izvedba

z izplenom 26,14 MWh. Njena investicija bi se povrnila v osmih letih.


62

14 VIRI

[1] D. Lenardič, Fotonapetostni sistemi: priročnik: gradniki, načrtovanje, inštalacija,

vzdrževanje, Agencija Poti, Ljubljana, 2009

[2] http://fotovoltaika-on.net/fotovoltaika/kaj-je-fotovoltaika.html

[3] http://www.bisol.com/si/vse-kar-morate-vedeti-o-soncnih-elektrarnah.html

[4] http://www.sunenergysite.eu/images/technologies_pic01.jpg

[5] http://sl.wikipedia.org/wiki/Slika:Solar_cell.png

[6] http://topsol.si/soncne_elektrarne/zgradba_in_delovanje_soncne_elektrarne/

[7] http://www.soncna-

elektrarna.net/fotovoltaika.asp?fotovoltaika=Fotovoltaika&sistemi=Pogosta%20vpr

a%9Aanja

[8] http://www.gorenjske-elektrarne.si/Nase-elektrarne/Soncne-elektrarne/Delovanje-

razsmernikov

[9] http://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0368204805004615-gr5.jpg

[10] http://www.geopedia.si/#T105_x534202_y96650_s19_b2

[11] http://www.personalelectric.eu/datenbl%E4tter/sunways/sunways-module-

transparent.jpg

[12] http://www.bisol.com/files/Datasheets/SL/BISOL%20Produktna%20specifikacija%

20BMU227-245.pdf

[13] http://www.soncna-elektrarna.net/solarni-sistemi-

vec.asp?fotovoltaika=Proizvodi&sistemi=Razsmerniki&solar=SMA


63

15 PRILOGE

15.1 Seznam slik

Slika 3.1: Spekter sončnega sevanja. [1] ............................................................................... 5

Slika 4.1: Komponente sončne elektrarne. [6] ...................................................................... 7

Slika 5.1: Kristalna mreža silicija. [4] ................................................................................... 8

Slika 5.2: N-tip (levo) in P-tip (desno) polprevodnika. [1] ................................................... 9

Slika 5.3: Način delovanja sončne celice. [1] ...................................................................... 10

Slika 5.4: Spektralna občutljivost posameznih vrst sončnih celic. [1] ................................ 11

Slika 6.1: Monokristlana sončna celica. [5] ........................................................................ 14

Slika 6.2: Sončna celica z lasersko vrezanimi utori za kontakte. [9] .................................. 15

Slika 6.3: Zgradba tandemske sončne celice iz mikrokristalnega silicija. [1] ..................... 17

Slika 6.4: Modul s krogelnimi sončnimi celicami. [1] ........................................................ 18

Slika 6.5: Zgradba amorfne silicijeve sončne celice. [1] ..................................................... 19

Slika 6.6: Trislojna sončna celica. [1] ................................................................................. 20

Slika 6.7: Zgradba sončna celica CIS. [1] ........................................................................... 21

Slika 6.8: Zgradba sončne celice iz CdTe. [1] ..................................................................... 21

Slika 6.9: Transparentne polikristalne celice. [11] .............................................................. 22

Slika 7.1: Načelna električna zgradba modulov s premostitveno diodo.[1] ........................ 26

Slika 7.2: Primera karakteristike U-I fotonapetostnega modula in poteka moči. [1] .......... 27

Slika 8.1: Zgradba klasičnega fotonapetostnega modula. [1] .............................................. 29

Slika 8.2: Modul iz kadmijevega telurida (CdTe). [1] ........................................................ 32

Slika 8.3: Enostaven laminat steklo-steklo. [1] ................................................................... 33

Slika 8.4: Izboljšan laminat steklo-steklo s toplotnoizolativnimi lastnostmi. [1] ............... 34

Slika 8.5: Laminat steklo-steklo z zvočnoizolativnimi lastnostmi. [1] ............................... 34

Slika 8.6: Laminat z obarvano zadnjo stranjo za zahtevne primere v arhitekturi. [1] ......... 35

Slika 8.7: Laminat s prosojnimi polikristalnimi celicami. [1] ............................................. 36

Slika 8.8: Prosojni laminat s tankoplastnimi (amorfnimi) sončnimi celicami. [1] .............. 36

Slika 8.9: Modul iz amorfnega silicija, izvedba steklo-steklo. [1] ...................................... 37


64

Slika 9.1: Osnovna zgradba omrežnega PV razsmernika. [8] ............................................. 39

Slika 10.1: Tloris objekta in azimut slemena strehe. [10] ................................................... 40

Slika 10.2: Hlev. .................................................................................................................. 40

Slika 10.3: Postopek postavitve sončne elektrarne. [3] ....................................................... 41

Slika 10.4: PVSYST, primer določitve naklona strehe in azimuta objekta. ........................ 42

Slika 11.1: Shema modula. [12] .......................................................................................... 44

Slika 11.2: Shema objekta in postavitev modulov v 1. izvedbi. .......................................... 45

Slika 11.3: Diagram poteka sonca 1. izvedbe. ..................................................................... 45

Slika 11.4: Graf normirane proizvodnje na nameščen kWp pri nazivni moči 25.81 kWp za

1. izvedbo. ........................................................................................................................... 46

Slika 11.5: Graf učinkovitosti sistema 1. izvedbe. .............................................................. 46

Slika 11.6: Enoletno diagram izgub na sistemu 1. izvedbe. ................................................ 48

Slika 11.7: Shema objekta in postavitev modulov v 2. izvedbi. .......................................... 49

Slika 11.8: Diagram poteka sonca 2. izvedbe. ..................................................................... 49


2. izvedbo. ........................................................................................................................... 50

Slika 11.10: Graf učinkovitosti sistema 2. izvedbe. ............................................................ 50

Slika 11.11: Enoletno diagram izgub na sistemu 2. izvedbe. .............................................. 52

Slika 11.12: Shema objekta in postavitev modulov v 3. izvedbi. ........................................ 53

Slika 11.13: Diagram poteka sonca 3. izvedbe. ................................................................... 53


3. izvedbo. ........................................................................................................................... 54

Slika 11.15: Graf učinkovitosti sistema 3. izvedbe. ............................................................ 54

Slika 11.16: Enoletno diagram izgub na sistemu 3. izvedbe. .............................................. 56

Slika 12.1: Grafični prikaz porazdelitve stroškov načrtovanja in gradnje omrežnega

fotonapetostnega sistema. .................................................................................................... 57


65

15.2 Seznam tabel

Tabela 6.1: Značilnosti najpogosteje uporabljenih sončnih celic. [1] ................................. 14

Tabela 10.1: Odkupne cene. [3]........................................................................................... 42

Tabela 11.1: Električne lastnosti pri STC in naravnih pogojih. [12] ................................... 43

Tabela 11.2: Ostale električne lastnosti. [12] ...................................................................... 43

Tabela 11.3: Mehanske lastnosti BMU-239. [12] ............................................................... 44

Tabela 11.4: Rezultati 1. izvedbe. ....................................................................................... 47



Tabela 12.1: Vrednosti ekonomskih izračunov za vse 4 variante. ...................................... 59


66

15.3 Rezultati programa PVSYST


67


68


69


70


71


72


73


74


75


76


77


78

15.4 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije diplomskega dela in objavi

osebnih podatkov avtorja

Documents

IZVEDLJIVOST INTEGRIRANE SONČNE ELEKTRARNE NA HLEVU · integrirane sonne elektrarne ne le zamenjali takšno kritino, ampak tudi izkoristili možen energetski potencial. Tako je cilj