Sončne elektrarne – odlična ali zgrešena naložba?pv.fe.uni-lj.si/files/Sparkasse_Brecl_10.11.2011.pdf · Sončne elektrarne – odlična ali zgrešena naložba? Dnevi učinkovite

Sončne elektrarne –

odlična ali zgrešena naložba?

Dnevi učinkovite rabe energije: 10. november 2011

Kristijan Brecl

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

Laboratorij za fotovoltaiko in optoelektroniko

Uvod

Sparkasse, 10. november 2011, Ljubljana

K. Brecl 2

Ogrevanje sanitarne vode

Solarni kolektorji

Električna energija

Sončne celice - moduli

Uvod


K. Brecl 3

sončna energija

električna energija

sončna celica

Letno sončno obsevanje 8000-krat presega globalno letno porabo energije

Sončna celica


K. Brecl 4

negativna elektroda

n-dopirani silicij

pn-spoj

p-dopirani silicij

pozitivna elektroda

polprevodniška sončna celica:

Od celice do modula


K. Brecl 5

sončna celica

2 - 4 W

fotonapetostni (PV) modul

30 - 300 W

fotonapetostno (PV) polje ->

sončna elektrarna (SE)

kW, MW

Različne tehnologije sončnih celic


K. Brecl 6

kristalni silicij

tankoplastni moduli (a-Si, mc-Si, CIGS, CdTe)

elektrokemijske, organske sončne celice

0 5 10 15 20 25 učinkovitost pretvorbe PV modula (%)

cen

a P

V m

od

ula

(€

/Wp

)

1

2

3

4

0

c-Si

2007

2010

>2030

Vir: Wim Sinke, Generalna skupščina EU PV TP, 19. 5. 2006

CPV

2020

c-Si= kristalni silicij TF-Si= tankoplastni silicij CIS= Cu(In,Ga)(Se,S)2 3-G = 3. generacije CPV - koncentratorske večspojne GaAs

Tehnološki trendi celic in modulov

Vir: Lawrence Kazmerski, Don Gwinner, Al Hicks, 11/11/2007, NREL

Tehnologije sončnih celic in rekordni izkoristki

10.2 % LPVO DSSC

Polnilni faktor

𝐹𝐹 = 𝑃𝑚𝑎𝑥

𝐼𝑠𝑐𝑈𝑜𝑐


K. Brecl 9

I-U karakteristika sončne celice, PV modula ali PV polja

I

ISC

UOC U

... kratkostični tok (kratek stik na izh, R = 0) I SC

U OC ... napetost odprtih sponk (ni porabnika, R = ∞ )

UMPP

IMPP

Največja izhodna moč 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑈𝑀𝑃𝑃 ∙ 𝐼𝑀𝑃𝑃

Pmax


K. Brecl 10

Vpliv sevanja in temperaturni koeficienti

g - maksimalne moči Pmax (T)

T ↑

Temperaturni koeficienti: a - napetosti odprtih sponk Uoc (T) b - kratkostičnega toka Isc (T)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

I (A

)

5 15 20 25

U (V) 10

vpliv sevanja

a

b g

U

I

Isc

Uoc

Pmax

vpliv temperature

Dimenzioniranje omrežne SE Dimenzioniranje SE poteka po kriteriju največje letne proizvodnje el. energije

Sončna elektrarna

razpoložljiva sredstva željena moč razpoložljiva površina

senčenje geografska lega in klimatski pogoji orientacija in naklon

izbira PV modulov

izbira razsmernika/ov vezave razsmernikov

dimenzioniranje razsmernika

dimenzioniranje zaščitnih elementov in ostale opreme

11 Sparkasse, 10. november 2011, Ljubljana

K. Brecl

Dimenzioniranje PV generatorja

12

Vpliv geografske lege

Sončno obsevanje na ravno površino v Sloveniji

Vir:D. Kastelec, J. Rakovec, K. Zakšek, Sončna energija v Sloveniji, ZRC SAZU

12

Povprečni izplen PV sistema v SLO: 1050 kWh/leto/kW


K. Brecl

Dimenzioniranje PV generatorja

13

Vpliv naklona in orientacije PV modulov

orientacija naklon

0.6

0.7

0.70.7

0.7

0.7

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

0.9

0.9 0.9

0.9

0.9

0.90.90.90.9

0.6

0.9

vzhod azimut (°) zahod

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

na

klo

n (

°)

0

20

40

60

80

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0.990.99

0.99

a

Z

S

V

J

b

00

+ 900 - 900


K. Brecl

Lastnemu senčenju se izognemo s primerno izbranim razmikom med vrstami.

h

b

g

d

b

d 1

h

a

g

d

b

d 1

Vpliv lastnega senčenja

14

azimut (°)

-180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180

naklo

n (

°)

0

30

60

90

senčeno

21. junij

21. marec

21. december

sonce za moduli prednja vrsta

sonce za moduli

Faktor razmika F = d/b


K. Brecl

Faktor razmika - F

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Rela

tivne letn

e

energ

ijske izgube (

%)

0

5

10

15

20

izgube zaradi lastnega senčenja (jug, 30°)

-4 % -34 %

Analizo vpliva senčenja izvedemo po vrisu poti sonca v 360° digitalno fotografijo

Vpliv senčenja okolice


K. Brecl

Izbira primerne lokacije – problem senčenja

Slika: www.photovoltaik.eu


K. Brecl

Postavitev sončne elektrarne Odločitev o postavitvi SE


K. Brecl

• soglasje za priključitev na distrib. omrežje • prijava za priklop na distribucijsko omrežje

• projekt izvedenih del • navodila za obratovanje

Postavitev SE • statična presoja • požarna presoja • strelovodna zaščita

• analiza primernosti lokacije • idejna zasnova

• poiskati vire financiranja • pridobitev projektnih pogojev

Priključitev na omrežje • tehnični pregled – zapisnik • sklenitev pogodbe o dostopu do distrib. omrežja • pogodba o nakupu in prodaji el. energije

Administrativni postopki • pridobitev soglasja za priključitev • projekt za izvedbo (PZI) • pridobitev soglasja na projektne rešitve

Izbira izvajalca • najboljša je izbira izvedbe na ključ • preveriti reference • preveriti gradnike sončne elektrarne

Administrativni postopki za pridobitev podpore

• pridobitev deklaracije o izvoru (AGEN) • odločba o dodelitvi podpore (AGEN)

• odprtje računa proizvajalca • odločba o zagotavljanju podpore

(Borzen – Center za podpore)

Investicija v sončno elektrarno


K. Brecl 18

64%10%

6%

8%12%

Investicija po deležih

moduli

razsmernik

kabli in omarice

montažni sistem

montaža+preizkus

Gibanje cen sončnih elektrarn


K. Brecl 19

5.000

4.254

3.135

2.199

0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

Q22006

Q42006

Q12007

Q22007

Q32007

Q42007

Q12008

Q22008

Q32008

Q42008

Q12009

Q22009

Q32009

Q42009

Q12010

Q22010

Q32010

Q42010

Q12011

Q22011

Q32011

Ce

na

sist

em

a (€

/kW

)

Potek cene sončnih elektrarn v Nemčiji

Vir: BSW-Solar (sistemi do 100 kW na strehah)

Cena električne energije


K. Brecl

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Ce

na

el.

en

erg

ije (

€/k

Wh

)

Cena električne energije

Cena električne energije iz SE

Cena električne energije za povprečno gospodinjstvo

Obdobje delovanja: 15 let Diskontni faktor: 7 %

Rast cene el. energije: 3 % Padec višine investicije: 8 – 10 %

Vir: BSW-Solar , Statistični urad RS

Način priklopa sončne elektrarne


K. Brecl 21

Osnovni priklop Lasten odjem

nazivna moč elektrarne

vrsta priključitve napetostni nivo

vključitve zahtevan razred elektrarne glede

proizvodnje jalove energije

enofazno dvofazno trofazno NN (P1,

P2) SN (P3,

P4)

do 3,7 kW X X X X A ali C

do 7,4 kW X X X A ali C

do 10,0 kW X X A ali C

do 250 kW X X X B, C ali D

do 1.000 kW X X X C ali D

do 10.000 kW X X D

Sistem zagotovljenih odkupnih cen


K. Brecl

referenčni stroški

električne energije

---------------

2011 332,37 €/MWh

zagotovljen odkup

---------------

2011 332,37 €/MWh

SE na stavbah < 50 kW

obratovalna podpora

--------------- 2026

332,37 €/MWh– 0.88* X €/MWh

tržna cena el. energije

1. leto . . . 15. leto

zagotovljen odkup

---------------

2026 332,37 €/MWh

obratovalna podpora

--------------- 2011

285,62 €/MWh

tržna cena el. energije

Sistem zagotovljenih odkupnih cen za leto 2011


K. Brecl

Velikostni razred proizvodne naprave

Na stavbah ali gradbenih konstrukcijah

Sestavni del ovoja zgradbe oziroma elementov zgradbe

Za samostojne objekte

mikro (< 50 kW) 332,37 382,22 312,34

mala (< 1 MW) 304,02 349,62 287,77

srednja (< 10 MW) 252,29 290,13 231,98

Velikostni razred proizvodne naprave

Na stavbah ali gradbenih konstrukcijah

Sestavni del ovoja zgradbe oziroma elementov zgradbe

Za samostojne objekte

mikro (< 50 kW) 285,61 335,47 265,58

mala (< 1 MW) 257,26 302,86 241,01

srednja (< 10 MW) 203,94 241,78 183,64

Cena zagotovljenega odkupa (€/MWh)

Obratovalna podpora (€/MWh)

Vsaka pridobitev netržnih sredstev zniža referenčne stroške.

Zagotovljen odkup


K. Brecl

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

€/M

Wh

Cena zagotovljenega odkupa za SE < 50 kW na stavbah

Predlog spremembe uredbe

Obstoječa uredba

Ekonomska analiza


K. Brecl 25

Lastno financiranje

Podatki o elektrarni Moč elektrarne kW 50.0 upadanje moči modulov na leto

% 0.80

Spec proizvodnja kWh/kW 1050 Prodaja električne energije Zagotovljena cena odkupa €/kWh 0.33237 Tržna cena el. energije €/kWh 0.053 Letna rast cene el energije % 2.00 Stroški stroški obratovanja €/leto 750.00 stroški zavarovanja €/leto 500.00 povečanje stroškov %/leto 2.0 Investicija Višina investicije € 130,000.00

€/W 2.60 Finančni podatki

amortizacija let 5.00 € 26,000.00

davek % 20 diskontna stopnja % 6.00

Ekonomski kazalci

NSV - neto sedanja vrednost € 5,541.03

ISD - interna stopnja donosa % 6.67%

Enostavna vračilna doba let 9.19

Diskontirana vračilna doba let 14.66

-100.00

-80.00

-60.00

-40.00

-20.00

0.00

20.00

-150,000.00

-100,000.00

-50,000.00

0.00

50,000.00

100,000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

%€

Leto

Skupaj stroški

Kumulativni denarni tok

NSV - neto sedanja vrednost

ISD - interna stopnja donosa

Status proizvajalca


K. Brecl 26

Registracija dejavnosti, obdavčitev, DDV …

Oseba, ki proizvaja električno energijo iz SE se mora registrirati kot: • fizična oseba • fizična oseba – s.p. • nosilec dopolnilne dejavnosti na kmetiji • pravna oseba

Fizična oseba (SE do 50 kW): • investicija + DDV • 70 % normirani stroški • 25 % davek na prihodek

s.p. , dopolnilna dej., pravna oseba: • davčni zavezanec DA/NE • pri obdavčitvi z DDV velja mehanizem

obrnjene davčne obveznosti (76a. člen ZDDV-1) • znižan 8.5 % DDV le pri integriranih SE • 5 letna amortizacija po 20 % amortizacijski stopnji

Zavarovanja


K. Brecl 27

Vrste zavarovanj

Montažno zavarovanje zavarovanje v času same postavitve sončne elektrarne

Zavarovanje sončne elektrarne zavarovanje same elektrarne v obdobju obratovanja

Zavarovanje


K. Brecl 28

Tipi zavarovanj in kritja

Tveganja pred katerimi se lahko/moramo zaščititi: • požarne nevarnosti: požar, strela… • elementarne nevarnosti: vihar, toča, poplava… • vlom • tatvina • odgovornost • strojelomni riziki • rizik obratovalnega zastoja

Tipi zavarovanj: • all-risk zavarovanje – zavarovanje za vse nevarnosti (razen nezavarovanih – vojna, terorizem…) • imenovane nevarnosti – zavarovanje le za navedene nevarnosti

Zavarovanje


K. Brecl 29

požar26%

neurja25%

prenapetost14%

snegolom12%

ostalo11%

kraja8%

toča3%

objestnost1%

Obseg škod na PV sistemih

Vir: GVD Nemčija, 2008, BSW Nemčija

Vseh škodnih primerov v letu 2008: 4 500 Vseh sončnih elektrarn v letu 2008: 160 000 Skupna moč SE v letu 2008: 6.12 GW Število požarov: 90 (2 % vseh škod; 0.6 ‰ glede na vse SE)

Obseg škod

Zavarovanje


K. Brecl 30

Vrste škod

Požarne nevarnosti • slaba izvedba električne napeljave • uporaba neprimerne zaščite • pomanjkljiva strelovodna zaščita • požarno bolj izpostavljeni objekti (kmetijsko-gospodarska poslopja, industrijske hale…)

Vir: www.photovoltaik-versicherung.org Vir: www.photovoltaik-versicherung.org Vir: BSolar

Zavarovanje


K. Brecl 31

Vrste škod

Elementarne nevarnosti in divjad • poškodbe zaradi divjadi (nezaščiteni kritični deli SE) • snegolom (neupoštevanje statike objekta) • toča • vihar (popustitev vijačnih spojev, slaba podkonstrukcija glede na obremenitve vetra…)

Vir: www.photovoltaik-versicherung.org Vir: www.bocquel-news.de Vir: www.photovoltaik-versicherung.org Vir: www.rheinmainmarkt.dee


K. Brecl 32

PVportal – slovenski portal za fotovoltaiko

Hvala za pozornost ! [email protected]

Documents

Sončne elektrarne – odlična ali zgrešena naložba?pv.fe.uni-lj.si/files/Sparkasse_Brecl_10.11.2011.pdf · Sončne elektrarne – odlična ali zgrešena naložba? Dnevi učinkovite