VPLIV SENČENJA SONČNIH MODULOV NA IZKORISTEK … · 3 MALA SONČNA ELEKTRARNA – RAA ... EES elektroenergetski sistem RAA ime MSE po staroegipčanskem bogu Sonca Al aluminij BMU/233

TOMISLAV PAJIĆ

VPLIV SENČENJA SONČNIH MODULOV NA IZKORISTEK SONČNE ELEKTRARNE

Krško, junij 2012

I

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

VPLIV SENČENJA SONČNIH MODULOV NA IZKORISTEK SONČNE ELEKTRARNE

Študent: Tomislav PAJIĆ

Študijski program: Univerzitetni študijski program 1. stopnje Energetika

Mentor: doc. dr. Sebastijan SEME

Somentor: doc. dr. Miralem HADŢISELIMOVIĆ

Lektorica: Joţica ČERNELČ, prof.

Krško, junij 2012

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Sebastijanu Semetu

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega

dela. Prav tako se zahvaljujem somentorju doc. dr.

Miralemu Hadţiselimoviću za strokovne nasvete.

Posebna zahvala velja moji druţini in staršem, ki so

mi stali ob strani skozi celotni študij.

Hvala tudi vsem sošolcem in profesorskemu zboru, ki

so me spodbujali v času študija.

IV

VPLIV SENČENJA SONČNIH MODULOV NA IZKORISTEK SONČNE

ELEKTRARNE

Ključne besede: Sonce, električna energija, sončne celice, sončni moduli, sončna

elektrarna

UDK: / 621.311.243+621.383.51(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo obravnava malo sončno elektrarno – RAA (MSE – RAA), priključeno na

nizkonapetostno omrežje lokalnega distributerja električne energije. Poudarek je na

preverjanju kvalitete vgrajenih elementov, predvsem sončnih modulov in razsmernikov, s

pomočjo enostavne vsem dostopne programske opreme. Energija in sevanje Sonca,

fotonapetostni pojav, sončni moduli, razsmerniki ter sončni sistemi so osnovni pojmi, ki so

predstavljeni kot osnova za razumevanje delovanja sončnih elektrarn. Za potrjevanje

pravilnega izbora in delovanja komponent sončne elektrarne smo uporabili instrument

Multimeter Fluke 826, piranometer in programsko opremo Horicatcher. Rezultati meritev so

podani tabelarično in grafično. Iz zaključka je razvidno, da je bila izbira ponudnika v

kombinaciji z lokacijo dobra.

V

THE IMPACT OF SHADING ON THE EFFICIENCY OF SOLAR

MODULES

Key words: Sun, electricity, solar cells, solar modules, solar power plant

UDK: / 621.311.243+621.383.51(043.2)

Summary

This thesis deals with a solar power plant – RAA (MSE – RAA) which is connected to the low

voltage regional electricity distributor. The emphasis is on quality control of installed

elements, particularly solar modules and inverters, using simple affordable software. Energy

and radiation from the Sun, the photovoltaic effect, solar modules, inverters and solar systems

are the basic concepts that are presented as a basis for understanding the operation of solar

power plants. For verifying the proper selection of components for solar power plant, we used

an instrument Multimeter Fluke 826, piranometer and software Horicatcher. The results are

given in tabular and graphical form. From the conclusion it is apparent that the choice of

provider in combination with a good location was correct.

VI

VSEBINA

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

2 SONCE ............................................................................................................................... 2

2.1 Energija Sonca ............................................................................................................. 2

2.2 Sevanje Sonca .............................................................................................................. 4

2.3 Fotonapetostni pojav .................................................................................................... 5

2.4 Fotonapetostni sončni moduli ...................................................................................... 6

2.5 Sončni sistemi .............................................................................................................. 9

3 MALA SONČNA ELEKTRARNA – RAA ................................................................... 10

3.1 Osnovni opis .............................................................................................................. 10

3.2 Sončni moduli ............................................................................................................ 12

3.3 Razsmerniki ............................................................................................................... 15

3.4 Priklop na javno omreţje ........................................................................................... 16

4 PROGRAMSKA OPREMA........................................................................................... 18

4.1 Merjenje jakosti sončnega sevanja – piranometer ..................................................... 18

4.2 Multimeter fluke 826 ................................................................................................. 18

4.3 Ekliptični diagram ..................................................................................................... 19

4.4 Program Horicatcher .................................................................................................. 20

5 EKSPERIMENTALNI DEL .......................................................................................... 22

5.1 Analiza senčenja ........................................................................................................ 22

5.2 Meritev jakosti sončnega sevanja .............................................................................. 25

5.3 Analiza izkoristka MSE – RAA ................................................................................ 26

5.4 Izvedba meritev senčenja ........................................................................................... 31

6 ZAKLJUČEK .................................................................................................................. 34

7 LITERATURA IN VIRI ................................................................................................. 35

8 PRILOGE ........................................................................................................................ 36

8.1 Seznam slik ................................................................................................................ 36

8.2 Seznam tabel .............................................................................................................. 37

8.3 Načrt električnih inštalacij in opreme s stikalnim blokom ........................................ 38

8.4 Načrt električnih inštalacij in opreme ločilno merilnega mesta ................................ 39

8.5 Vrednosti odčitkov in rezultati meritev za objekte skupaj ........................................ 40

8.6 Vrednosti odčitkov in rezultati meritev za objekt 1 .................................................. 41



8.9 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije diplomske naloge in objava

osebnih podatkov avtorja ..................................................................................................... 44

VII

UPORABLJENI SIMBOLI

G [Wm

-2] gostota moči sončnega sevanja

H [Whm-2

] energija sevanja

U [V] efektivna vrednost napetosti

Ui [V] napetost i-te celice

n število celic v modulu

Pmpp [Wp] vršna moč

UOS [V] napetost odprtih sponk

IKS [A] tok kratkega stika

Umpp [V] napetost pri vršni moči

Impp [A] tok pri vršni moči

α [% / oC] temperaturni koeficient toka kratkega stika

β [% / oC] temperaturni koeficient napetosti odprtih sponk

γ [% / oC] temperaturni koeficient moči

η [%] izkoristek (učinkovitost)

ηcel [%] izkoristek (učinkovitost) celice

ηmod [%] izkoristek (učinkovitost) modula

ηstr [%] izkoristek (učinkovitost) strehe

NTC [oC] nazivna temperatura celice

η [%] izkoristek (učinkovitost)

I [A] električni tok

Ppv,max [W] maksimalna moč na strani DC

Upv,max [V] maksimalna napetost DC

Upv,nom [V] nominalna napetost DC

Ipv,max [A] maksimalni vhodni tok

PAC,max [W] maksimalna moč na strani AC

PAC,nom [W] nominalna moč na strani AC

IAC,max [A] maksimalni izhodni tok

UAC,nom [V] nominalna napetost AC

fAC,nom [V] nominalna frekvenca AC

Pel [W] proizvedena moč elektrarne

VIII

UPORABLJENE KRATICE

MSE mala sončna elektrarna

AM spekter sončnega sevanja

UV ultravijolični

STC standardni preizkusni pogoji

MPP točka maksimalne moči

EES elektroenergetski sistem

RAA ime MSE po staroegipčanskem bogu Sonca

Al aluminij

BMU/233 tip modula

AC izmenična veličina

DC enosmerna veličina

LMM ločilno merilno mesto

PK kabelske police

SB stikalni blok

SD razdelilna doza

IP vrsta zaščite pred vdorom prahu in vlage

NYY tip kabla

HRN tip napetostnega releja

RM tip frekvenčnega releja

PMO prostostoječa merilna omarica

GIZ Gospodarsko interesno zdruţenje

SODO Sistemski operater distribucijskega omreţja

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

1

1 UVOD

Človeštvo se je na vrhuncu industrializacije, koncem 20. in v začetku 21. stoletja, znašlo na

razpotju. Kapital si še naprej ţeli pridobivati potrebno električno energijo s pomočjo

konvencionalnih virov. Pri tem se izkoriščajo predvsem fosilna goriva. Na drugi strani se vse

več ljudi zaveda, da za energetske potrebe kurimo neobnovljive vire hitreje, kot se ti lahko

obnavljajo, hkrati se prekomerno onesnaţuje okolje. Rešitev se ponuja v obliki večjega

izkoriščanja nekonvencionalnih virov, v obliki obnovljivih virov energije, kot so: sončna

energija, vetrna energija, energija plime in oseke ter toplota zemeljske sredice. S pomočjo

novih tehnologij, ki nam omogočajo večje izkoristke pretvorbe različnih oblik energije v

električno energijo, se vračamo k izrabi obnovljivih virov, ki se v naravi nenehno pojavljajo v

neomejenih količinah in imajo zelo velik potencial. Med vsemi obnovljivimi viri energije ima

največji energetski potencial Sonce, ki s svojim sevanjem skrbi za akumulacijo energije na

Zemlji v več oblikah.

Tudi sami smo se odločili prispevati svoj majhen deleţ k večji izrabi obnovljivih virov tako,

da smo postavili lastno malo sončno elektrarno (MSE). V okviru diplomske naloge tako

ţelimo preveriti uspešnost delovanja MSE in oceniti prispevek izrabe sončne energije za

proizvodnjo električne energije. S pomočjo različnih metod in programske opreme ţelimo

preveriti ustreznost postavitve MSE ter določiti izkoristke posameznih gradnikov MSE.

Tako bomo v sklopu diplomske naloge v drugem poglavju predstavili Sonce, kot največji

reaktor za pridobivanje energije, njegovo lastnost sevanja in energetski potencial ter

fotonapetostni pojav, ki nam omogoča pretvorbo energije sonca v električno energijo.

V tretjem poglavju se bomo osredotočili na posamezne gradnike MSE in tehnične podatke.

V četrtem poglavju bomo predstavili metode, merilno in programsko opremo, ki smo jo

uporabili za eksperimentalno merjenje, obdelavo podatkov in analizo rezultatov.

V petem poglavju bomo ovrednotili dobljene rezultate iz prejšnjega poglavja.

V šestem poglavju bomo predstavili zaključno misel in potrebne ukrepe za izboljšanje

izkoristka proizvodnje električne energije.

V dodatku bomo priloţili priloge in seznam slik ter seznam tabel.


2

2 SONCE

Sonce je osrednje nebesno telo našega planetnega sistema in nam najbliţja zvezda. Zvezd, kot

je Sonce, je v naši in okoliških galaksijah še več milijard. Nastalo je pred pribliţno 4,6

milijarde let in pribliţno toliko let bo še delovalo. Srednja razdalja med Soncem in Zemljo

znaša 149,6 milijona kilometrov [1].

V atmosferi Sonca, slika 2.1, se nahaja veliko kemičnih elementov med katerimi prevladujejo

vodik (73,5 %), helij (24,9 %), kisik, ogljik in dušik. Prav tako se srečujejo v plinastem stanju

kovine, kot so natrij, magnezij, ţelezo in podobno [2].

Slika 2.1: Sonce – nam najbliţja zvezda

2.1 Energija Sonca

Energija Sonca je posledica delovanja fuzije, pri kateri se vodikova jedra zlivajo v helij.

Sonce oddaja energijo z močjo 3,8 · 1026

W. Na Zemljo pade samo del te energije, povprečno

1,5 · 1018

W, kar je 20.000-krat več, kot je letna izraba vseh energetskih virov[1].

Vire energije, ki jih uporabljamo, lahko razdelimo na obnovljive in neobnovljive vire. Prvi se

nenehno obnavljajo, pri drugih pa so zaloge omejene. Med obnovljive vire štejemo predvsem

energijo Sonca v obliki direktnega sevanja, biomase, vetra, energije vode in geotermalno

energijo. Ti viri se v naravi stalno obnavljajo. Neobnovljivi viri pa so fosilna goriva, jedrska

energija in energija kemičnih reakcij iz mineralnih virov [3].

Slika 2.2 ponazorjeno kaţe velikost razpoloţljivih energentov. S slike 2.2 vidimo, da

predstavlja letna energija sončnega obsevanja daleč največji potencial. Manjše kocke

ponazarjajo razpoloţljive zaloge konvencionalnih energentov. Najmanjša kocka pa upodablja

letno potrebo po energiji v svetovnem merilu [4].


3

Slika 2.2: Letne zaloge razpoloţljivih energentov

Ugotovili smo ţe, da viri energije, ki jih imamo na Zemlji, večinoma niso neposredno

uporabni za zadovoljevanje naših potreb, zato jih moramo pretvoriti v uporabne oblike,

najpogosteje so to električna energija, toplotna energija in kinetična energija. Za pretvorbo

sončne energije v druge oblike energije se posluţujemo manjših ali večjih sistemov, kot so:

kotli za ogrevanje,

razne elektrarne,

parni stroji,

motorji z notranjim izgorevanjem,

električni generatorji,

sprejemniki sončne energije,

fotocelice,

toplotne črpalke [3].

Na sliki 2.3 je prikazana moţnost pretvorbe sončne energije v druge oblike energije.

Slika 2.3: Pretvorba sončne energije v druge oblike energije

Pri načrtovanju sistemov, ki uporabljajo ali pretvarjajo sončno energijo, je zelo pomembno,

da vemo, koliko te energije imamo sploh na voljo. Od tega je odvisna tudi smiselnost,

ekonomičnost in pričakovana moč ter energija načrtovanega sistema [5].


4

2.2 Sevanje Sonca

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

drugih fizikalnih pojavov na Soncu. Sonce seva elektromagnetne valove od najkrajših pa do

zelo dolgih valovnih dolţin. Spekter sončnega sevanja zajema radijske valove, mikrovalove,

infrardeče sevanje, vidno svetlobo, ultravijolično sevanje, rentgenske ţarke in gama ţarke.

Največji del energije sončnega sevanja predstavljajo infrardeče sevanje (pribliţno 51 %),

vidna svetloba (pribliţno 40 %) in ultravijolična svetloba (pribliţno 9 %). 95 % energije

sončnega spektra zajema sevanje v območju valovnih dolţin od 0,3 do 2,6 µm [1].

Gostoto moči sončnega sevanja G, ki jo Zemlja na enoto površine prejme od Sonca, merimo v

watih na kvadratni meter [Wm-2

]. Spektralna gostota povprečnega zunajzemeljskega sevanja

je prikazana na sliki 2.4 kot spekter AM 0. Povprečje sončnega sevanja na zunanjem robu

Zemljine atmosfere znaša 1.367 Wm-2

, kar hkrati predstavlja solarno konstanto. Gostota moči

sončnega sevanja na zemeljski površini se stalno spreminja glede na čas dneva, vremenske

razmere in letni čas. Spektralna gostota standardiziranega sevanja na zemeljski površini je

zaradi odboja, sipanja in absorpcije v atmosferi manjša za pribliţno 30 %, tako da ob jasnem

vremenu in zenitni legi Sonca vpada na zemeljsko površino okrog 1.000 Wm-2

. Spektralna

gostota standardiziranega sevanja na zemeljski površini je prikazana na sliki 2.4 kot spekter

AM 1,5 [6].

Slika 2.4: Standardizirani spekter sončnega sevanja

Glede na vir sevanja, kot ga sprejemajo ploskve na Zemlji, kot kaţe slika 2.5, razlikujemo:

direktno sevanje – sevanje sončnih ţarkov,

difuzno sevanje neba – razpršeno sevanje celotnega neba,

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

Globalno sončno sevanje je vsota vseh trenutnih delnih prispevkov zgoraj omenjenih vrst

sevanja. Za pretvorbo sončne energije v električno ali toplotno energijo so pomembni

predvsem prispevki direktnega sevanja, v manjši meri pa tudi prispevki difuznega in odbitega

sevanja. [1]


5

Slika 2.5: Direktno, odbito in difuzno sončno sevanje

Energijo sevanja, to je integrirano moč preko določene časovne periode, imenujemo sončno

obsevanje H in jo podajamo v watnih urah na kvadratni meter [Whm-2

]. Globalno sončno

obsevanje na vodoravno ploskev predstavlja osnovo za izračun potenciala sončne energije, ki

jo prejme enota ploskve z določeno lego v prostoru ob povprečnih realnih pogojih v atmosferi

v določenem časovnem intervalu. Na ta način lahko izračunamo potencial sončne energije na

poljubno usmerjeno polje sončnih modulov [1].

2.3 Fotonapetostni pojav

Fotovoltaika oziroma fotonapetostna pretvorba energije je direktna pretvorba sončne energije

v električno. Konverzija sončne energije, ki jo nosijo fotoni, se dogaja v t. i. sončnih celicah.

Sončne celice so v osnovi polprevodniške diode velikih površin, zgrajene iz dveh različnih

tipov polprevodniških plasti. Ena plast ima primesi donorjev, kar pomeni, da ima preseţek

elektronov. To plast imenujemo polprevodnik n-tipa. Druga plast je p-tipa in vsebuje primesi

akceptorjev, kar pomeni, da ji primanjkujejo elektroni oziroma ima preseţek vrzeli.

Vlogo primesi (dopantov) se da najlaţje razloţiti pri siliciju. Silicij je štirivalenten kemijski

element, v katerem se atomi medsebojno veţejo v kristal podobno kot pri diamantu. Če v

strukturo vnesemo primesi fosforja, ki je petvalenten, ostane ena vez prosta in s tem en slabše

vezani elektron. Pri dodajanju bora, ki je trivalenten, pa en elektron primanjkuje. Tako

dobimo plasti n-tipa in p-tipa, ki imata preseţek oziroma primanjkljaj elektronov. Ko ta dva

tipa polprevodnika "spojimo" skupaj, kot kaţe slika 2.6, pride do difuzije nabojev preko

stične površine. Tega spoja v praksi dejansko ne moremo izvesti, a nam pomaga pri laţjem

razumevanju sončne celice. Elektroni iz polprevodnika n-tipa pričnejo prodirati v

polprevodnik p-tipa, medtem ko vrzeli prodirajo iz polprevodnika p-tipa v n-tip. Tako ob robu

spoja v polprevodniku p-tipa nastane negativni prostorski naboj, v n- tipu pa pozitiven.

Ustvarjeni naboj povzroči električno polje, ki zavira nadaljnjo difuzijo delcev. Če nosilci ne

bi imeli naboja in ne bi nastalo električno polje, bi delci prodirali tako dolgo, dokler ne bi bili

enakomerno porazdeljeni po celotnem polprevodniku. Območje, kjer se poruši električna

nevtralnost, imenujemo prehodno (osiromašeno) področje ali področje prostorskega naboja. S

priključitvijo zunanje napetosti na zgradbo z opisanim pn-spojem se zaviralno električno polje

v prehodnem področju spreminja in skozi diodo lahko teče električni tok le v eni smeri.


6

Slika 2.6: Prostorski naboj v diodi

V osvetljeni sončni celici se generirajo pari elektron-vrzel. Električno polje loči in povleče

elektrone iz prehodnega področja v polprevodnik n-tipa in vrzeli v polprevodnik p-tipa.

Elektroni in vrzeli se nato v nevtralnem delu polprevodnika s pomočjo difuzije premikajo

proti kontaktoma, kot je prikazano na sliki 2.7. Ločitev elektronov in vrzeli povzroči

napetostno razliko na kontaktih, ki ob priključitvi porabnika poţene električni tok [6].

Slika 2.7: Delovanje sončne celice pri osvetlitvi

2.4 Fotonapetostni sončni moduli

Fotonapetostni oziroma sončni modul predstavlja več med seboj povezanih sončnih celic.

Najpogosteje module sestavijo iz sloja toplotno in mehansko odpornega stekla ter folije

Tedlar. Sončne celice so med folijami zalite v enkapsulacijsko snov, ki preprečuje oksidacijo,

vdor zračne vlage in zagotavlja odpornost pred UV-sončnim spektrom. Stekli sta s strani

zatesnjeni z nosilnim aluminijastim ali kovinskim okvirjem, kot kaţe slika 2.8.


7

Slika 2.8: Zgradba sončnega modula

Sončni modul je električno zaporedna vezava sončnih celic v določenem polju. Vezava več

sončnih celic v serijo da ţeleno napetost (1).

∑ , (1)

kjer je: Ui napetost i-te celice v določenem polju [V] in n število celic v modulu.

Za ugotavljanje ustreznosti sončnih celic moramo poznati tudi druge parametre, ki vplivajo na

električno delovanje sončne celice.

Osnovni električni parametri sončnih modulov, ki jih navajajo proizvajalci, veljajo oziroma so

izmerjeni pri standardnih preskusnih pogojih (standard test conditions - STC). STC veljajo za

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

posamezne module se podajajo pri vrednosti gostote moči sončnega sevanja (1.000 Wm-2

),

temperaturi sončnega modula (25 oC) in vrednosti zračne mase AM = 1,5. Osnovne električne

parametre modula navajajo proizvajalci v točki delovanja, ko je moč modula največja.

Omenjeno točko imenujemo točka maksimalne moči (angl.: Maximum Power Point - MPP):

vršna moč Pmpp[Wp],

napetost odprtih sponk UOS [V],

tok kratkega stika IKS [A],

napetost pri vršni moči Umpp [V] in

tok pri vršni moči Impp [A].

Drugi pomembni električni podatki so:

temperaturni koeficient toka kratkega stika α [% / oC],

temperaturni koeficient napetosti odprtih sponk β [% / oC],

temperaturni koeficient moči γ [% / oC],

nazivna temperatura celice (pri 800 Wm-2

, temperaturi 20 oC in zračni masi AM =

1,5), to je temperatura celice, ki se vzpostavi pri navedenih pogojih,

temperaturno območje delovanja modula,

najvišja napetost sistema (600 ali 1.000 V),

izkoristek (učinkovitost) modula η [%],

toleranca moči [%] in

vrsta električnega priključka [1].

Za sončni modul je pomembna U-I karakteristika, ki jo konstruiramo iz karakteristik

posameznih celic. Največji vpliv na električne parametre sončnega modula predstavljajo

sončno sevanje, temperatura sončnih celic in delno ali celotno osenčenje modula. Vrednost


8

izhodnega toka je sorazmerna jakosti sončnega sevanja. Na sliki 2.9 so prikazane krivulje U-I

karakteristike sončnega modula pri različnih vrednostih sončnega sevanja. S slike je razvidno,

da se z večanjem sončnega sevanja veča tudi izhodni tok.

Pri sončnem sevanju na modul se le ta segreva in s tem se spreminjajo njegove električne

lastnosti. Kot vidimo na sliki 2.10, pri direktnem sevanju na modul z jakostjo 1.000 Wm-2

in

rastočih temperaturah napetost odprtih sponk UOS pada, tok kratkega stika IKS pa nekoliko

narašča. Za ohranitev čim niţje temperature sončnih modulov moramo pri montaţi zagotoviti

čim boljšo cirkulacijo zraka [1].

Slika 2.10: U-I karakteristike sončnega modula pri različnih vrednostih temperature sončnega

modula (jakost sončnega sevanja je konstantna)

Zaporedna vezava enakih celic v modulu daje maksimalno moč v primeru enake osvetljenosti,

zato ne smemo pozabiti na osenčenje. To je pomemben parameter, ki vpliva na karakteristiko

modula. Če je modul delno osenčen, osenčena celica ne generira električnega toka, osvetljene

sončne celice pa nemoteno delujejo naprej. Na osenčeni celici se tako pojavi zaporna napetost

in postavi celico v bremenski reţim delovanja. Takšno delovanje lahko vodi k nastanku

vročih točk, kjer se sončna celica pregreva, zaradi česar lahko pride do uničenja celice. Za

zaščito pred tovrstnimi teţavami se uporabljajo premostitvene diode, ki jih veţemo vzporedno

določenemu številu sončnih celic, običajno skupini, ki vsebuje med 12 in 24 sončnih celic.

Slika 2.9: U-I karakteristike sončnega modula pri različnih vrednostih jakosti sončnega

sevanja (temperatura sončnega modula je konstantna)


9

Premostitvene diode celico tokovno premostijo in jo zaščitijo pred pregretjem oziroma

uničenjem. Tok premostitvene diode mora biti najmanj 1,25-kratnik kratkostičnega toka

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

sponk modula[1].

2.5 Sončni sistemi

Sončni sistem je skupek med seboj povezanih sončnih modulov, ki s pripadajočo opremo

tvorijo sončno elektrarno. Glede na način priključitve porabnikov delimo sončne sisteme na:

samostojne sončne sisteme, ki oskrbujejo z električno energijo porabnike znotraj

lokalnega električnega omreţja. Ločimo jih na:

o sončne sisteme z akumulatorji ali brez njih,

o sončne sisteme z enosmernimi porabniki ali izmeničnimi porabniki in

o čiste ali hibridne sončne sisteme (v kombinaciji z drugimi generatorji

električne energije);

omreţne sončne sisteme, ki oddajajo električno energijo v električno omreţje in jih

zato imenujemo tudi sončne elektrarne, ki jih ločimo po velikosti:

o razpršeni sistemi – hišne sončne elektrarne in

o centralni sistemi – velike sončne elektrarne z močjo nad 100 kWp [7].

V diplomski nalogi obravnavamo MSE, ki deluje kot razpršeni sistem v sklopu omreţnega

sistema. Inštalirana moč MSE znaša 22,8 kWp, pri čemer se vsa proizvedena električna

energija oddaja v elektroenergetski sistem (EES).


10

3 MALA SONČNA ELEKTRARNA – RAA

V nadaljevanju tega poglavja bomo predstavili malo sončno elektrarno – RAA (MSE – RAA),

ki je v druţinski lasti in je zgrajena na treh ločenih objektih. Ideja o izgradnji MSE se je

porodila ob obisku Celjskega sejma jeseni 2009. Ţe po prvih poizvedovanjih nam je bilo

jasno, da MSE v letu 2009 ni moţno postaviti, zato smo v letu 2010 iskali ugodnejšo tehnično

in finančno rešitev. Ţe spomladi 2010 smo se odločili za sodelovanje s slovenskim

proizvajalcem modulov, ki je bil pripravljen zgraditi MSE na ključ. Financiranje je potekalo

preko Banke Koper, ki je takrat edina nudila 100 % financiranje. Na osnovi tega spoznanja

smo se hitro odločili za postavitev še dveh manjših objektov (nadstrešek, garaţa) in tako

povečali moč MSE za 44 %. Po zapletenem in dolgotrajnem pridobivanju vseh potrebnih

dokumentov smo 2. 9. 2010 podpisali pogodbo o izgradnji MSE z rokom izgradnje 90 dni. To

se je tudi dejansko zgodilo, saj je bila MSE priključena na omreţje 30. 11. 2010.

3.1 Osnovni opis

MSE – RAA je postavljena na strehah objektov na naslovu Brezovska Gora 6 B, 8273

Leskovec pri Krškem. Slika 3.1 kaţe satelitski posnetek poloţaja največje strehe glede

usmerjenosti proti jugu in postavitev dveh novozgrajenih objektov. Zgornji rob slike 3.1

predstavlja sever, spodnji rob pa jug.

Slika 3.1: Satelitski posnetek MSE – RAA

Glavna streha – objekt 2

Garaţa –

objekt 3

Nadstrešek

- objekt 1


11

MSE – RAA je zgrajena za vzporedno obratovanje z javnim električnim omreţjem lokalnega

distribucijskega podjetja Elektro Celje, d. d.. Efektivna površina streh obstoječih objektov je

omogočila postavitev MSE – RAA maksimalne moči 22,8 kWp.

NN-kabelski priključek MSE – RAA je urejen v skladu z izdanim Soglasjem za priključitev

na distribucijsko omreţje št. 535763, izdanega s strani Elektro Celje, d. d. z dne 22. 10. 2010.

Slika 3.2 kaţe podrobnejši pogled postavitve sončnih modulov sončne elektrarne MSE –

RAA. Tako so sončni moduli sončne elektrarne MSE – RAA postavljeni na treh ločenih

objektih. Prvi, manjši objekt, predstavlja nadstrešek površine 28 m2, kjer je nameščenih 14

sončnih modulov, naslednji objekt predstavlja garaţo površine 31,5 m2, kjer je nameščenih 16

sončnih modulov, in zadnji objekt predstavlja hišo površine 136,8 m2, kjer je nameščenih 68

sončnih modulov.

Slika 3.2: Podrobnejša predstavitev sončne elektrarne MSE – RAA

MSE – RAA, inštalirane moči 22,8 kWp, je sestavljena iz 98 sončnih modulov tipa

BMU/233, razporejenih na 3 strehah, dveh razsmernikov Sunny Boy 4000TL, enega

razsmernika Sunny Tripower 17000TL in AC-stikalnega bloka, ki so nameščeni v garaţi. V

prilogi 8.3 je podana shema električnih povezav za stikalni blok AC. Razporeditev sončnih

modulov kaţe slika 3.2, medtem ko so razsmerniki in stikalni blok prikazani na sliki 3.3. AC

stikalni blok je povezan z ločilno merilnim mestom (LMM) s kablom preseka Al 4 x 35 mm2

za doseganje dovoljenega padca napetosti.

objekt 2 – hiša,

68 modulov

objekt 3 – garaţa,

16 modulov

objekt 1 –

nadstrešek,

14 modulov


12

Slika 3.3: Razporeditev razsmernikov in AC stikalnega bloka

3.2 Sončni moduli

Fotonapetostni generator je sestavljen iz vzporednih vej (angl.: stringov) zaporedno vezanih

sončnih modulov. Sončni modul je najmanjši še zamenljiv del fotonapetostnega generatorja.

Moduli morajo ustrezati predpisanim standardom, ki določajo električne in mehanske

lastnosti za zagotavljanje dolgotrajnega, zanesljivega in varnega delovanja [1].

Glede na lokacijo, velikost razpoloţljivih streh in cen sončnih modulov smo se odločili za

vgradnjo modulov tipa BMU/233. Moduli so sestavljeni iz 60 zaporedno vezanih sončnih

celic iz polikristalnega silicija. Iz tabele 3.1 razberemo osnovne tehnične podatke vgrajenih

sončnih modulov, kot so dimenzije in teţa modulov ter dovoljene meje izkoristkov pretvorbe

celice in modula.

Tabela 3.1: Osnovne lastnosti uporabljenih sončnih modulov

Tip modula BMU/233

Tip sončnih celic Polikristalni silicij

Dimenzije sončnih celic 156 x 156 mm

Število celic in vezava 60 zaporedno

D x Š x V 1649 x 991 x 40 mm

Teţa 18,5 kg

Učinkovitost pretvorbe celice 14,7 – 16,8 %

Učinkovitost pretvorbe modula 13,1 – 15 %

Za ugotavljanje ustreznosti sončnih celic, ki so del sončnega modula, moramo poznati tudi

druge parametre, ki vplivajo predvsem na električno delovanje sončnega modula.

Pomembnejši podatki, ki pri tem nastopajo, so podani v tabeli 3.2 in so vršne vrednosti

AC-stikalni blok Sunny Tripower

17000TL

Sunny Boy 4000TL

objekt 1 objekt 3

objekt 2

R 1

R 3

R 2


13

modula. Za nadaljnjo obravnavo v diplomski nalogi so pomembni še podatki o izkoristku

pretvorbe sončne celice in modula ter nazivna temperatura celice (NTC).

Tabela 3.2: Električne lastnosti uporabljenih sončnih modulov

Tip modula BMU/233

Vršna moč Pmpp (W) 233

Tok vršne moči Impp (A) 7,9

Napetost vršne moči Umpp (V) 229,5

Kratkostični tok IKS (A) 8,45

Napetost odprtih sponk UOS (V) 37,5

Učinkovitost pretvorbe celic ɳcel (%) 16,0

Učinkovitost pretvorbe modula ηmod (%) 14,3

Temperaturni koeficient toka α + 5,5 mA/K

Temperaturni koeficient napetosti β -120 mV/K

Temperaturni koeficient moči γ -0,4 %/K

NTC 44°

Maksimalna sistemska napetost 1000 Vdc

Toleranca izhodne moči + 3 %

Na sliki 3.4. je za laţjo predstavo prikazana razporeditev sončnih modulov po vejah. Oţičenje

modulov je izvedeno med montaţo z originalnimi vodotesnimi kabelskimi priključki (t. i.

hidrospojne vtične povezave). Podaljševalni solarni kabli od koncev fotonapetostnih vej do

razsmernikov so delno pritrjeni na nosilno konstrukcijo, delno so poloţeni v fleksibilne cevi.

Kabel je poloţen v police PK 100 do roba strehe, kjer so izvedeni prehodi na fasado.

Fleksibilne cevi so poloţene čez rob strehe v kabelsko polico PK 100, pritrjeno na steno.

Kabelske police PK 100 ščitijo vodnike do cevi, ki so poloţene po zemeljski trasi, ta pa vodi

do objekta 3 – garaţa, kjer se nahajajo razsmerniki in stikalni blok SB–AC. Zaradi večje

oddaljenosti objekta 1 do razsmernikov se je za niţanje padca napetosti izdelala razdelilna

doza SD.

Slika 3.4: Razporeditev sončnih modulov po vejah MSE – RAA


14

Iz topologije MSE – RAA prikazane v tabeli 3.3., je razvidna

razporeditev vej:

o veja 1 in 2 sta sestavljeni iz 7 sončnih modulov nameščenih na objektu 1,

o veja 3 in 4 sta sestavljeni iz 8 sončnih modulov nameščenih na objektu 3 in

o veja 5, 6 in 7 so sestavljene iz 16 sončnih modulov ter veja 8 iz 20 sončnih

modulov nameščenih na objektu 2 (za laţjo predstavo glej sliko 3.4);

povezava na razsmernik:

o veji 1 in 2 sta povezani na enofazni razsmernik Sonny Boy 4000TL za objekt

1,

o veji 3 in 4 sta povezani na enofazni razsmernik Sonny Boy 4000TL za objekt

3 in

o veje 5 do 8 so povezane na razsmernik Sonny Trupower 17000TL (za laţjo

predstavo glej sliko 3.3);

razporeditev in moč po fazah;

o veji 1 in 2 obremenjujeta samo fazo L1 s skupno močjo 3,26 kWp,

o veji 3 in 4 obremenjujeta samo fazo L2 s skupno močjo 3,73 kWp in

o veje 5 do 8 so razporejene po vseh treh fazah s skupno močjo 15,79 kWp.

Tabela 3.3: Topologija MSE – RAA

OBJEKT 1 OBJEKT 3 OBJEKT 2

Veja 1 Veja 2 Veja 3 Veja 4 Veja 5 Veja 6 Veja 7 Veja 8

Št. modulov 7 7 8 8 16 16 16 20

Moč (kWp) 1,63 1,63 1,86 1,86 3,73 3,73 3,73 4,66

Razsmernik SB 4000TL SB 4000TL STP 17000TL

Razporeditev

po fazah L1 L2 L1, L2, L3

Moč po fazah

(kWp) 3,26 3,73 15,79

Ker je distributer dolţan v omreţju vzdrţevati simetrijo med fazami, je potrebno vzpostaviti

tudi simetrijo med fazami na izhodu MSE. V našem primeru ni bilo moţno skupne moči iz

trifaznega razsmernika razdeliti na enake deleţe po fazah, saj poleg delujeta še dva enofazna

razsmernika, ki sta priključena vsak na svojo fazo. V trifaznem razsmerniku za objekt 2 je

bilo potrebno moč neenakomerno razdeliti po fazah, in sicer tako, da smo dobili pribliţno

simetričnost faz na izhodu MSE. Rezultati simetričnosti med fazami na izhodu MSE so

podani v tabeli 3.4.


15

Tabela 3.4: Simetrija na izhodu MSE – RAA

Simetrija med fazami

L1 – L2 (kWp) 3,4

L2 – L3 (kWp) 3,7

L3 – L1 (kWp) 3,3

Iz tabele 3.5 vidimo, da je na MSE – RAA postavljenih 98 sončnih modulov tipa BMU/233

skupne moči 22,8 kWp.

Tabela 3.5: Skupna moč MSE – RAA

Tip modulov BMU/ 233

Skupno število modulov 98

Skupna moč (kW) 22,8

3.3 Razsmerniki

Kot je bilo predstavljeno MSE – RAA obratuje z vgrajenima enofaznima razsmernikoma

proizvajalca SMA, tip Sunny Boy 4000TL in s trofaznim razsmernikom Sunny Tripower

17000TL. Osnovni podatki razsmernikov so podani v tabeli 3.6.

Tabela 3.6: Osnovni podatki razsmernikov

SB 4000TL STP 17000TL

Vhodna stran (DC)

Maksimalna moč (Ppv,max) 4200 W 17410 W

Maksimalna napetost (Upv,max) 550 V 1000 V

Napetostno območje (DC) 175 – 440 V A: 380 – 800 V

B: 150 – 800 V

Nominalna napetost (Upv,nom) 400 V 600 V

Minimalna startna napetost DC 125 V / 150 V 150 V / 188 V

Maksimalni vhodni tok (Ipv,max) 2 X 15 A A: 33 A

B: 11 / 33 A

Št. MPP sledilnikov/vej na sledilnik 2 / 2 2 / A: 5

B: 1

Izhodna stran (AC)

Maksimalna moč (PAC,max) 4000 W 17000 W

Nominalna moč (PAC,nom) 4000 W 17000 W

Maksimalni izhodni tok (IAC,max) 22 A 24,6 A

Nominalna napetost AC (UAC,nom) 220 – 240 V 230 / 400 V

Nominalna frekvenca AC (fAC,nom) 50 Hz 50 Hz


16

Izkoristek

Maksimalni izkoristek 97,0 % 98,0 %

Euro-eta 96,5 % 97,5 %

Močnostni tokokrog

Topologija H5 mostič (brez TP) H5 mostič (brez TP)

Nadzor omreţja SMA grid guard SMA grid guard

Št. faz 1 3

Ohišje

IP-zaščita IP 65 IP 65

Hladilni sistem Opti cool Opti cool

Temperaturno območje -25 °C – + 60°C -25 °C – +60 °C

Dimenzije (Š x V x G) 470 x 445 x 180 mm 665 x 690 x 265 mm

Teţa 25 kg

Dodatki

Komunikacija RS 485/Bluetooth RS 485/Bluetooth

Prikazovalnik grafični grafični

V primeru nihanja napetosti oziroma frekvence izven nastavljenih mej razsmernik izvrši

samodejno ločitev od omreţja. V primeru izklopa omreţja in njegove ponovne vzpostavitve

razsmernik izvrši samodejni priklop in sinhronizacijo na omreţje v času 30 sekund.

Tovarniške nastavitve za razsmernike SMA so prikazane v tabeli 3.7.

Tabela 3.7: Tovarniške nastavitve razsmernikov

Nadzor napetosti in frekvence Meja Največji izklopni čas

Spodnja meja AC napetosti 200,00 V 0,2 s

Zgornja meja AC napetosti 260,00 V 0,2 s

Spodnja meja frekvence 49,80 Hz 0,2 s

Zgornja meja frekvence 50,20 Hz 0,2 s

Čas pred ponovnim vklopom Aktivno Čas nadzorna omreţja

Čas ponovnega vklopa po napaki omreţja Da 30 s

3.4 Priklop na javno omrežje

Ločilno merilno mesto (LMM) se nahaja tik ob prostostoječi merilni omarici (PMO) za

obstoječ stanovanjski objekt in se nahaja na robu parcele ob cesti. PMO je priključena z

obstoječim kablovodom Al 4 x 50 + 2,5 mm2.

Kablovod med obstoječo PMO in LMM je izveden s kablom Al 4 x 35 + 2,5 mm2

ter med

LMM in stikalnim blokom SB-AC s kablom NYY 4 x 35mm2.

Slika 3.5 kaţe v LMM vgrajeno opremo za merjenje električne energije, avtomatiko

elektrarne ter ločitev elektrarne od omreţja, skladno z Navodili za priključevanje in

obratovanje elektrarn inštalirane moči do 10 MVA (GIZ, april 2008). Izostanek napetosti na

omreţju mora obvezno povzročiti ločitev MSE od omreţja.


17

Za potrebe avtomatskega izklopa elektrarne sta vgrajena pre-podnapetostni rele HRN 54 in

pre-podfrekvenčni rele RM 35, ki delujeta na krmiljen močnostni odklopnik. Podrobnejši

pregled vezave LMM je podan v prilogi 8.4. Za potrebe ročnega izklopa celotne elektrarne je

v LMM vgrajeno grebenasto stikalo.

Slika 3.5: Oprema v ločilno merilnem mestu

Vse nadzorne naprave in zaščitni elementi morajo biti zaščiteni pred nepooblaščenim

nastavljanjem parametrov, zato so pod kontrolo Sistemskega operaterja distribucijskega

omreţja (SODO) ter zaklenjeni in pod nadzorom distribucijskega podjetja Elektro Celje, d. d.

Števec delovne energije

Nap..in frek. zaščita

Varovalčni ločilnik Krmiljen

odklopnik

Grebenasto

stikalo


18

4 PROGRAMSKA OPREMA

V nadaljevanju tega poglavja so opisani instrumenti in programska oprema, s katerimi smo

opravili analizo delovanja sončne elektrarne.

4.1 Merjenje jakosti sončnega sevanja – piranometer

Za izkoriščanje energije sončnega sevanja so pomembne meritve skupnega, razpršenega in

direktnega sončnega sevanja na ravno površino, pri čemer za merjenje skupnega sončnega

sevanja uporabljamo piranometer, ki je prikazan na sliki 4.1.

Slika 4.1: Piranometer

Za senzorje v piranometrih uporabljamo termoelektrične, fotoelektrične, piroelektrične ali

bimetalne elemente. Ker so piranometri trajno izpostavljeni atmosferskim vplivom, morajo

biti čvrste izvedbe in odporni na korozijske vplive vode in vlaţnega zraka. Prejemnik sevanja

mora biti hermetično zaprt ali mora imeti sistem za odvajanje kondenzirane vlage iz ohišja.

Najpogosteje se uporabljajo termoelektrični piranometri. Ti izkoriščajo toplotne detektorje, ki

proizvajajo napetost na principu termoelektričnega efekta v odvisnosti od velikosti vpadnega

sončnega sevanja. Toplotni detektor je nameščen pod dvojno stekleno kupolo, ki ga ščiti pred

prodorom vlage in dolgovalnim sevanjem samega instrumenta. Prav tako je toplotno izoliran,

tako da preprečuje njegovo hlajenje.

Svetovna meteorološka organizacija in Mednarodna organizacija za standarde sta definirali tri

klase piranometrov. Najboljša klasa (sekundarni standard) se uporablja za natančna

meteorološka merjenja, naprave prve klase za redna meteorološka merjenja in naprave druge

klase za industrijska merjenja in spremljanje fotonapetostnih in toplotnih sončnih sistemov

[8].

4.2 Multimeter fluke 826

Vzdrţevanje MSE ni zelo zahtevno, vendar brez rednega preverjanja kvalitete ni mogoče

pričakovati optimalnih rezultatov. Poleg klasičnih merilnih inštrumentov, kot sta V- in A-


19

meter, se v novejšem času uporabljajo ţe namenski merilni inštrumenti. V fotonapetostnem

sistemu se poleg enostavnih merilnikov jakosti sončnega sevanja uporabljajo tudi zahtevnejši

merilni instrumenti, ki se uporabljajo pri industrijskem vzdrţevanju.

MSE sestavljajo moduli, katerih izkoristek lahko občasno preverjamo na enostaven način s

pomočjo piranometra, ki pretvori jakost moči sončnega sevanja na ravno površino v

električno napetost, to pa izmerimo s pomočjo merilnega inštrumenta (V-metra).

Na sliki 4.2 je prikazan multimeter FLUKE 289, s katerim lahko uspešno iščemo napake in

teţave v sistemu. Uporabljamo ga lahko za merjenje napetosti in toka na strani AC in DC, za

merjenje temperature upornosti itd.

Za merjenje temperature imamo temperaturni senzor, ki ga lahko uporabimo za meritev

temperature zraka. V kolikor ţelimo izmeriti temperaturo modula, ga pritrdimo na spodnjo

stran sončnega modula.

Slika 4.2: Multimeter

4.3 Ekliptični diagram

Ekliptični diagram prikazuje navidezno pot Sonca v kartezičnem koordinatnem sistemu. Slika

4.3. kaţe ekliptični diagram navidezne poti Sonca za mesto Krško. Na sliki 4.3 abscisna os

prikazuje azimut Sonca, pri čemer 0° predstavlja orientacijo jug, negativne vrednosti kotov

predstavljajo vzhod in pozitivne zahod. Na ordinati je prikazana višina Sonca (kot med

horizontom in lego Sonca) [9].


20

Slika 4.3: Ekliptični diagram

4.4 Program Horicatcher

Sistem Horicatcher je preprosto in hitro orodje za fotografiranje obzorja. Slike lahko

uporabljamo za določitev vhodne sončne energije, trajanja sončnega obsevanja ali zmanjšanje

izpostavljenosti Soncu zaradi ovire, kot so drevesa, hiše ali gore. Za namestitev sistema

Horicatcher potrebujemo fotografsko trinoţno stojalo, kompas in računalnik za programsko

opremo. Sestavni deli sistema Horicatcher so:

digitalni fotoaparat Sony DSC-W110 (7,2 mil. slikovnih točk, 1 GB SD-kartico),

fotografski nosilec,

horizont ogledalo in

sistem za senčenje.

Potrebna programska oprema za Windows PC vsebuje:

preoblikovalec slike v pravokotno sliko obzorja in

program za izračunavanje sončne poti (točnost sistema ± 1°).

Za optimalno fotografijo obzorja moramo izbrati optimalno mesto, ki bo čim bolj

reprezentativno. Postavimo trinoţno stojalo, na katerega namestimo sistem Horicatcher. Pri

tem ga moramo orientirati po azimutu. Nato še prilagodimo sistem vodoravno s pomočjo

vodne tehtnice, ki je integrirana v osnovno ploščo. Vklopimo fotoaparat in opravimo

naslednje nastavitve (z uporabo nastavitev gumbov na zadnji strani Sony DSC-W110):

zoom na najširši poloţaj (to je standardna nastavitev ob vklopu),

samosproţilec na ON (mora biti aktiviran za vsako sliko posebej),

flash na OFF,

pokrijemo Sonce s priloţenim sistemom za senčenje in

sproţimo slikanje (10 sekund do fotografiranja).

Pred ponovnim slikanjem preverimo izravnavanje in azimut.


21

Kamero s kablom USB poveţemo na PC. Prenos fotografij na računalnik je moţen s

programom Windows Exsplorer (kamero je treba nastaviti kot nosilec podatkov) ali s

programsko opremo Sony. Programska oprema preoblikuje izvirno sliko. Rezultat je

pravokotna slika, ki predstavlja na x-osi azimut 0–360 ° in v y-osi nadmorsko višino 0–90 °.

Resolucija v x- in y-smeri je 1/8 °.

Postopek preoblikovanja slik poteka v več korakih in je razviden s slike 4.4:

1. poiščemo in naloţimo originalno sliko,

2. izračunamo center slike,

3. nastavimo datum, uro in prostor,

4. optimiziramo sliko,

5. opravimo poravnavo glede na azimut,

6. uredimo točke na obzorju [10].

Slika 4.4: Postopek pretvarjanja slike s Sončevo potjo ali brez nje

1 2

3

6

4


22

5 EKSPERIMENTALNI DEL

V nadaljevanju poglavja so predstavljeni rezultati meritev, opravljenih na MSE – RAA.

5.1 Analiza senčenja

Poslikavo horizonta smo izvedli 13. decembra 2011 med 15.00 in 16.30 na vseh treh strehah

MSE – RAA. Za potrebe ugotavljanja senčenja so narejene tri slike senčenja bliţnjega in

daljnega horizonta. Najprej smo ugotovili in označili referenčne točke za poslikavo, kot je

razvidno s slike 5.1. Na njej oznaka X1 predstavlja prvo točko merjenja na objektu 2, X2

drugo merilno točko na objektu 1 in X3 mesto zadnje, tretje postavitve merilne opreme na

objektu 3.

Slika 5.1: Referenčne točke za ugotavljanje senčenja

Na referenčni točki smo najprej postavili trinoţno stojalo z opremo za slikanje horizonta. S

pomočjo pomičnih nogic stojala smo napravo uravnovesili, kar je razvidno s slike 5.2. S

pomočjo fotografskega traku smo zakrili Sonce in tako omogočili laţje pozicioniranje Sonca

pri kasnejši obdelavi slike.

Slika 5.2: Nastavitev opreme za slikanje horizonta na objektu 2


23

Rezultat slikanja iz referenčne točke X1 na objektu 2 je slika 5.3, ki ponazarja senčenje

bliţnjega in daljnega horizonta.

Slika 5.3: Slika bliţnjega in daljnega horizonta

Podatke, ki smo jih dobili na terenu, smo vnesli v program za izračun senčenja, kot kaţe slika

5.4. Rezultat slikanja horizonta iz referenčne točke X1 na strehi objekta 2 nam pokaţe, da je

senčenje zaradi vpliva bliţnjih dreves reda 1,8 %. Tako smo dobili podatek, za koliko % bo

proizvodnja električne energije iz MSE manjša na letnem nivoju zaradi senčenja. Hkrati je to

osnova za odločitev, ali je smotrno pripraviti ukrepe za zmanjšanje senčenja.

Slika 5.4: Senčenje horizonta v točki X1 na objektu 2

Po istem postopku smo opravili še slikanje horizonta na referenčni točki X2 objekta 1 in točki

X3 na objektu 3. Vneseni podatki za referenčno točko X2 so prikazani na sliki 5.5 in za

referenčno točko X3 na sliki 5.6.


24



Rezultat slikanja horizonta iz referenčne točke X2 na strehi objekta 1 nam kaţe, da je

senčenje zaradi vpliva sosednje hiše in bliţnjih dreves reda 3,6 %, na strehi objekta 3 pa reda

velikosti 2,1 %. Iz vseh dobljenih podatkov smo ugotovili, da je povprečno senčenje horizonta

2,5 %.


25

5.2 Meritev jakosti sončnega sevanja

Meritve jakosti gostote moči sončnega sevanja so potekale 16. decembra 2011 in 13. marca

2012 ob 14. uri. Merili smo gostoto moči sončnega sevanja pri različnih kotih obsevanosti. V

ta namen smo pritrdili piranometer na gibljivo ploščo. Meritev smo izvedli s pomočjo

enosmernega napajanja dveh 9-voltnih baterij, piranometra in multimetra Fluke 289.

Povezava merilnega sistema je razvidna s slike 5.7.

Slika 5.7: Izvedba meritve gostote moči sončnega sevanja

Piranometer nam količino svetlobe, ki pade na ravno površino pretvori v merljivo veličino

električne enosmerne napetosti [mV], ki smo jo odčitali na multimetru. Ker smo predhodno

ugotovili, da v popolni temi instrument kaţe vrednost -34 mV smo to vrednost upoštevali kot

izhodišče. Napetost 1,5 mV predstavlja 1 W/m2 skupne jakosti gostote moči sončnega

sevanja. Tako smo dobili rezultate meritev gostote moči sončnega sevanja pri različnih kotih

obsevanosti, ki so podani v tabeli 5.1 in na sliki 5.8.

Tabela 5.1: Rezultati meritev skupne gostote moči sončnega sevanja pod različnimi nakloni

13.12.2011 16.3.2012

Naklon [°] Odčitki +34 [mV] I [W/m2] Odčitki +34 [mV] I [W/m2] 0 239 159,3 637 424,7

10 274 182,7 725 483,3 20 298 198,7 839 559,3 24 319 212,7 984 656,0 30 344 229,3 1096 730,7 40 371 247,3 1204 802,7 50 392 261,3 1237 824,7 60 410 273,3 1226 817,3 70 432 288,0 1204 802,7 80 421 280,7 1169 779,3 90 413 275,3 1130 753,3

Piranometer na

gibljivem podstavku

Bateriji 2 x 9 V

Multimeter FLUKE 289


26

Na sliki 5.8 je z modro barvo označena krivulja za meritve, opravljene 13. decembra 2011, in

z rdečo barvo krivulja za meritve, opravljene 16. marca 2012. Na sliki 5.8 lahko vidimo, da se

obravnavana dneva razlikujeta tako po jakosti gostote moči sončnega sevanja kot tudi po

naklonu, pri katerem je osvetljenost maksimalna.

Slika 5.8: Meritve jakosti gostote moči sončnega sevanja

Iz rezultatov meritev, ki smo jih izvedli na preprost način, je razvidno, da je še kako

pomemben izbor naklona strehe, na katerem je postavljena MSE, in od opazovanega letnega

časa.

5.3 Analiza izkoristka MSE – RAA

V tem podpoglavju ţelimo predstaviti rezultate meritev izkoristkov sončnih celic, sončnih

modulov in celotne površine streh in tako ugotoviti, v kolikšni meri so izpolnjene obljube

proizvajalca, ki jih je podal v predstavitvenih katalogih in projektni dokumentaciji za

obravnavano MSE – RAA.

Meritve so potekale 24. februarja 2012. Za potrebe teh meritev je bil merilnik gostote moči

sončnega sevanja – piranometer montiran na desni vrh strehe garaţe – objekt 3. Napajalni

bateriji in multimeter Fluke 289 so bili nameščeni na delovni mizi v garaţi, od koder so se

hkrati odčitavali podatki iz razsmernikov.Podatki o temperaturi modulov so pridobljeni s

pomočjo opreme Sunny sensorbox, ki sluţi za spremljanje delovanja MSE. Iz pridobljenih

podatkov, ki so zbrani v prilogi 8.5 smo izračunali izkoristek pretvorbe sončne energije v

električno na sončno celico, sončni modul in streho za skupni izkoristek vseh 3 objektov ter

ga ponazorili s sliko 5.9. Na njej lahko vidimo, da se izkoristki pretvorbe počasi dvigujejo do

gostote moči sončnega sevanja 500 W//m2. Z višanjem obsevanosti se dviguje tudi

temperatura sončnih modulov, ki vpliva na niţanje izkoristkov pretvorbe. Rdeča črta

predstavlja izračunan izkoristek pretvorbe na sončno celico, zelena črta izkoristek pretvorbe

na sončni modul in vijolična črta izkoristek pretvorbe na celotno streho. Opazimo lahko, da je

izkoristek pretvorbe v veliki meri odvisen od opazovane skupne površine.

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

800,0

900,0

0 10 20 24 30 40 50 60 70 80 90

son

čno

se

van

je [

w/m

2]

Naklon [°]


27

Slika 5.9: Skupni izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na celico, modul in streho

Prav tako smo iz pridobljenih podatkov izračunali izkoristek pretvorbe sončne energije v

električno na sončno celico, sončni modul in streho za vsak objekt posebej. Izračunani

izkoristki pretvorbe sončne energije v električno za objekt 1 so vidni v prilogi 8.6 in prikazani

na sliki 5.10, za objekt 2 so vidni v prilogi 8.7 in prikazani na sliki 5.11 ter za objekt 3 so

vidni v prilogi 8.8 in prikazani na sliki 5.12.

Na sliki 5.10 rdeča črta predstavlja izračunan izkoristek pretvorbe sončne energije v

električno na sončno celico, zelena črta izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na

sončni modul in vijolična črta izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na celotno

streho objekta 1. Opazimo lahko, da je izkoristek pretvorbe sončne energije v električno v

dveh opazovanih trenutkih popačen, kar je verjetno napaka pri odčitavanju.

Slika 5.10: Izkoristki pretvorbe sončne energije v električno na celico, modul in streho za

objekt 1

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

201 325 400 525 556 600 687 742 786 833 850 900 950

izko

rist

ek

[%]

sončno sevanje [W/m2]

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

201 325 400 525 556 600 687 742 786 833 850 900 950

izko

rist

ek

[%]



28



sončni modul in vijoličasta črta izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na celotno

streho objekta 2.


objekt 2



sončni modul in vijoličasta črta izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na celotno

streho objekta 3.


objekt 3

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

201 325 400 525 556 600 687 742 786 833 850 900 950

izko

rist

ek

[%]


0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

201 325 400 525 556 600 687 742 786 833 850 900 950

izko

rist

ek

[%]



29

Na sliki 5.13 je prikazana primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na

celico med tremi objekti. Rdeča črta predstavlja izračunan izkoristek pretvorbe sončne

energije v električno na sončno celico objekta 1, vijoličasta črta izračunan izkoristek

pretvorbe sončne energije v električno na sončno celico objekta 2 in zelena črta izračunan

izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na sončno celico objekta 3.

Iz primerjave izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno vidimo, da je izkoristek

pretvorbe sončne energije v električno na sončno celico na objektu 1 manjši zaradi manjšega

naklona strehe, kot pa je na objektu 2 in objektu 3. Majhna razlika v izkoristku pretvorbe

sončne energije v električno na sončno celico med objektom 2 in objektom 3 je posledica

usmerjenosti streh. Objekt 2 je za nekaj stopinj usmerjen na vzhod, kar je glede na čas

izvedbe meritev dalo boljši rezultat. Na sliki 5.13 vidimo, da je izkoristek pretvorbe sončne

energije v električno na sončno celico, ob ugodnih razmerah, skoraj identičen s podatki

proizvajalca, ki so prikazani v tabeli 3.2.

Slika 5.13: Primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na sončno celico

vseh treh objektov


sončni modul med tremi objekti. Rdeča črta predstavlja izračunan izkoristek pretvorbe sončne

energije v električno na sončni modul objekta 1, vijoličasta črta izkoristek pretvorbe sončne

energije v električno na sončni modul objekta 2 in zelena črta izkoristek pretvorbe sončne

energije v električno na sončni modul objekta 3.

Iz primerjave izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno vidimo, da je izkoristek

pretvorbe sončne energije v električno na sončni modul na objektu 1 manjši zaradi manjšega

naklona strehe, kot je na objektu 2 in objektu 3. Majhna razlika v izkoristku pretvorbe sončne

energije v električno na sončni modul med objektom 2 in objektom 3 je posledica

usmerjenosti streh. Objekt 2 je za nekaj stopinj usmerjen na vzhod, kar glede na čas izvedbe

meritev daje boljše rezultate..

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

201 325 400 525 556 600 674 700 750 800 846 868 946 1000

izko

rist

ek

[%]



30

Slika 5.14: Primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na sončni modul

vseh treh objektov


streho med tremi objekti. Rdeča črta predstavlja izračunan izkoristek pretvorbe sončne

energije v električno na streho objekta 1, vijoličasta črta izkoristek pretvorbe sončne energije

v električno na streho objekta 2 in zelena črta izkoristek pretvorbe sončne energije v

električno na streho objekta 3.

Slika 5.15: Primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na streho vseh treh

objektov

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

201 325 400 525 556 600 674 700 750 800 846 868 946 1000

izko

rist

ek

[%]


0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

201 325 400 525 556 600 674 700 750 800 846 868 946 1000

izko

rist

ek

[%]



31

5.4 Izvedba meritev senčenja

Dne 2. marca 2012 smo izvedli meritve senčenja modulov na garaţi – objekt 3. Najprej smo

odčitali vrednosti brez senčenja sončnih modulov, prikazane v tabeli 5.2. Pri vseh

odčitavanjih smo se fokusirali na odčitke razsmernika R2, ki so označeni z rumeno barvo.

Tabela 5.2: Odčitek vrednosti brez senčenja

R1

[W]

R2

[W]

R3

[W]

Pel

[W]

odčitek

[mV]

odčitek

+34

I

[W/m2]

ηcel

[%]

ηmod

[%]

ηstr

[%]

2123 2669 11670 16462 1142 1176 784 14,57 13,02 10,81

Nato smo pristopili k senčenju sončnih modulov. Senčenje smo izvedli s pomočjo črne folije,

ki nam je sluţila kot zavesa. Postopek senčenja sončnih modulov je prikazan na sliki 5.16.

Slika 5.16: Izvedba senčenja s pomočjo zavese – črna folija

V nadaljevanju bomo shematsko prikazali, katere vrste sončnih modulov smo senčili in

kakšna je njihova vezava. Kratica Z3 pomeni začetek veje št. 3, kratica K3 pa pomeni konec

veje št. 3, ki je poleg veje št. 4 priključena na razsmernik 2.

Senčenje polovice sončnih modulov na strehi garaţe je shematsko prikazano na sliki 5.17 in

predstavlja senčenje cele veje št. 3, ki je priključena na razsmernik številka 2 za objekt 3,

poleg veje št. 4. Rezultati so prikazani v tabeli 5.3, in kaţejo, da se je ob senčenju polovice

sončnih modulov na strehi objekta 3 proizvedena moč v trenutku odčitka prav tako

razpolovila.

Z3 - + - + K3 Z4 - + - + K4

+ - + - + - + -

Slika 5.17: Shematska predstavitev senčenja polovice sončnih modulov


32

Tabela 5.3: Odčitek vrednosti pri senčenju polovice modulov

R1

[W]

R2

[W]

R3

[W]

Pel

[W]

odčitek

[mV]

odčitek

+34

I

[W/m2]

ηcel

[%]

ηmod

[%]

ηstr

[%]

2137 1334 11730 15201 1145 1179 786 7,26 6,49 5,39

Nato smo senčili spodnje sončne module v veji št. 3 Senčenje je shematsko prikazano na sliki

5.18. Rezultati so prikazani v tabeli 5.4, in kaţejo, da se zaradi spodaj predstavljene vezave

moč proizvedene električne energije prav tako razpolovi. Majhna razlika, ki je nastala med

tema dvema meritvama, je posledica nekoliko manjše jakosti moči sončnega sevanja.

Z3 - + - + K3 Z4 - + - + K4

+ - + - + - + -

Slika 5.18: Shematska predstavitev senčenja spodnjega dela veje 3

Tabela 5.4: Odčitek vrednosti pri senčenju četrtine sončnih modulov

R1

[W]

R2

[W]

R3

[W]

Pel

[W]

odčitek

[mV]

odčitek

+34

I

[W/m2]

ηcel

[%]

ηmod

[%]

ηstr

[%]

2128 1217 11710 15055 1140 1174 783 6,66 5,95 4,94

Sledilo je senčenje prvih dveh modulov v veji št. 3 Senčenje je shematsko prikazano na sliki

5.19. Rezultati so prikazani v tabeli 5.5 in kaţejo, da se zaradi spodaj predstavljene vezave in

senčenju osmine sončnih modulov trenutna proizvedena moč prav tako zniţa za pribliţno

enak deleţ.

Z3 - + - + K3 Z4 - + - + K4

+ - + - + - + -

Slika 5.19: Shematska predstavitev senčenja prvih dveh modulov veje 3

Tabela 5.5: Odčitek vrednosti pri senčenju osmine modulov

R1

[W]

R2

[W]

R3

[W]

Pel

[W]

odčitek

[mV]

odčitek

+34

I

[W/m2]

ηcel

[%]

ηmod

[%]

ηstr

[%]

2150 2303 11760 16213 1149 1183 789 12,50 11,17 9,27

Na koncu pa smo senčili samo en sončni modul, prvi v veji št. 3, kar predstavlja šestnajstino

vseh sončnih modulov na objektu 3. Senčenje je shematsko prikazano na sliki 5.20. Rezultati


33

so prikazani v tabeli 5.6 in nam kaţejo, da se trenutna proizvedena moč zmanjša za pribliţno

enak deleţ.

Z3 - + - + K3 Z4 - + - + K4

+ - + - + - + -

Slika 5.20: Shematska predstavitev senčenja prvega modula v veji 3

Tabela 5.6: Odčitek vrednosti pri senčenju šestnajstine modulov

R1

[W]

R2

[W]

R3

[W]

Pel

[W]

odčitek

[mV]

odčitek

+34

I

[W/m2]

ηcel

[%]

ηmod

[%]

ηstr

[%]

2150 2303 11760 16213 1149 1183 789 12,50 11,17 9,27


34

6 ZAKLJUČEK

V diplomski nalogi smo predstavili malo sončno elektrarno, ki je bila zgrajena na ključ. Ob

časovni stiski zaradi zniţanja cene obratovalna podpore, ki se spreminja ob začetku leta,

investitor ni imel veliko vpliva na tehnične rešitve. Lahko je le upal, da bo dobavitelj v resnici

izpolnjeval svoje obljube in podpisane obveznosti. Namen diplomske naloge je bil, da bi s

pomočjo dostopnih instrumentov in programske opreme ter uporabe eksperimentalnih metod

preverili kakovost in ustreznost vgrajene opreme.

Glede na to, da so se meritve odvijale v zimskem času, je bilo zelo teţko najti ustrezne

termine za zagotavljanje ustrezne jakosti gostote moči sončnega sevanja. Kljub teţavam smo

uspeli meritve opraviti v povsem jasnem vremenu.

Inštrumenti in ostala uporabljena oprema so delovali v mejah pričakovanega in se jih bo lahko

uporabljalo tudi v bodoče za preverjanje zajamčenih izkoristkov pretvorbe sončne energije v

električno energijo.

Izvedba meritve gostote moči sončnega sevanja pod različnim naklonom je samo potrdila

dejstvo, da se gostota moči sončnega sevanja spreminja tako zaradi spremembe letnega časa

kot tudi zaradi spremembe naklona obsevane površine.

Ker v fazi načrtovanja postavitve MSE ni bila opravljena analiza senčenja smo s pomočjo

programa Horicatcher preverili senčenje na vseh treh strehah, kjer so nameščeni sončni

moduli. Analiza senčenja nas je opozorila na objekte v bliţini delujoče MSE, ki nam

predvsem v popoldanskem času zniţujejo proizvodnjo električne energije. Ugotovili smo, da

izguba zaradi senčenja bliţnje hiše in gozda predstavlja 2,5 % izpad proizvodnje električne

energije (cca 9000 kWh v 15 letih). Ta izguba ne opravičuje stroška morebitnega odkupa

bliţnjega gozda, morda le dogovor z lastnikom o rušitvi nekaj najbliţjih dreves.

Na koncu smo se ţeleli prepričati še o zajamčeni kvaliteti opreme dobavitelja in izvajalca del

na MSE – RAA. Analiza izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno nam kaţe zelo

dobro ujemanje med predpisanimi in izmerjenimi vrednostmi. Izkoristek pretvorbe na sončno

celico, pri temperaturi modulov 25 oC

in jakosti moči sončnega sevanja 600 W/m

2, je dosegel

ţe vrednost 96,6 % kataloško zajamčenega izkoristka pretvorbe. Pri jakosti moči sončnega

sevanja 800 W/m2 in ob nekoliko niţji temperaturi modulov od kataloških 44

oC je bil

izkoristek pretvorbe na celico prav tako zadovoljiv. Zelo podobne rezultate smo dobili pri

opazovanju rezultatov izkoristkov pretvorbe na sončni modul.

Na osnovi eksperimentalnih metod, ki smo jih uporabili v tej diplomski nalogi, lahko

ugotovimo, da je investitor zadovoljen z izbranimi, dobavljenimi in vgrajenimi elementi MSE

s strani proizvajalca.


35

7 LITERATURA IN VIRI

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

vzdrţevanje, Ljubljana: Agencija Poti, 2009.

[2] http://sl.wikipedia.org/wiki/Sonce

[3] http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Publikacije.URE/URE1-01.htm

[4] http://www.bramac-solar.si/zakaj-bramac-solar/moc-sonca.html

[5] Jurij Kurnik, Janez I. Pavli, Meritve sončnega sevanja: Raziskovalna laboratorijska

vaja pri predmetu Optoelektronika.

[6] M. Topič, K. Brecelj, J. Krč, M. Vukadinović, U. Opara Krašovec, F. Smole,

Elektrika iz Sonca, Ljubljana: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko,

LFVO.

[7] http://www.fingalsolar.com/slo/index.php/fotovoltaika/gradniki

[8] http://hr.wikipedia.org/wiki/Piranometar

[9] http://pv.fe.uni-lj.si/Eklipticni.aspx

[10] http://meteonorm.com/fileadmin/user_upload/horicatcher/hc_manual-123_e.pdf

http://sl.wikipedia.org/wiki/Sonce

http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Publikacije.URE/URE1-01.htm

http://www.bramac-solar.si/zakaj-bramac-solar/moc-sonca.html

http://www.fingalsolar.com/slo/index.php/fotovoltaika/gradniki

http://hr.wikipedia.org/wiki/Piranometar

http://pv.fe.uni-lj.si/Eklipticni.aspx

http://meteonorm.com/fileadmin/user_upload/horicatcher/hc_manual-123_e.pdf


36

8 PRILOGE

8.1 Seznam slik

Slika 2.1: Sonce – nam najbliţja zvezda .................................................................................... 2

Slika 2.2: Letne zaloge razpoloţljivih energentov ..................................................................... 3

Slika 2.3: Pretvorba sončne energije v druge oblike energije .................................................... 3

Slika 2.4: Standardizirani spekter sončnega sevanja .................................................................. 4

Slika 2.5: Direktno, odbito in difuzno sončno sevanje .............................................................. 5

Slika 2.6: Prostorski naboj v diodi ............................................................................................. 6

Slika 2.7: Delovanje sončne celice pri osvetlitvi ....................................................................... 6

Slika 2.8: Zgradba sončnega modula ......................................................................................... 7

Slika 2.10: U-I karakteristike sončnega modula pri različnih vrednostih temperature sončnega

modula (jakost sončnega sevanja je konstantna) ................................................................ 8

Slika 2.9: U-I karakteristike sončnega modula pri različnih vrednostih jakosti sončnega

sevanja (temperatura sončnega modula je konstantna) ...................................................... 8

Slika 3.1: Satelitski posnetek MSE – RAA .............................................................................. 10

Slika 3.2: Podrobnejša predstavitev sončne elektrarne MSE – RAA ...................................... 11

Slika 3.3: Razporeditev razsmernikov in AC stikalnega bloka ................................................ 12

Slika 3.4: Razporeditev sončnih modulov po vejah MSE – RAA ........................................... 13

Slika 3.5: Oprema v ločilno merilnem mestu ........................................................................... 17

Slika 4.1: Piranometer .............................................................................................................. 18

Slika 4.2: Multimeter ................................................................................................................ 19

Slika 4.3: Ekliptični diagram .................................................................................................... 20

Slika 4.4: Postopek pretvarjanja slike s Sončevo potjo ali brez nje ......................................... 21

Slika 5.1: Referenčne točke za ugotavljanje senčenja .............................................................. 22

Slika 5.2: Nastavitev opreme za slikanje horizonta na objektu 2 ............................................. 22

Slika 5.3: Slika bliţnjega in daljnega horizonta ....................................................................... 23

Slika 5.4: Senčenje horizonta v točki X1 na objektu 2 ............................................................ 23



Slika 5.7: Izvedba meritve gostote moči sončnega sevanja ..................................................... 25

Slika 5.8: Meritve jakosti gostote moči sončnega sevanja ....................................................... 26

Slika 5.9: Skupni izkoristek pretvorbe sončne energije v električno na celico, modul in streho

.......................................................................................................................................... 27


objekt 1 ............................................................................................................................. 27


objekt 2 ............................................................................................................................. 28


objekt 3 ............................................................................................................................. 28

Slika 5.13: Primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na sončno celico

vseh treh objektov ............................................................................................................ 29

Slika 5.14: Primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na sončni modul

vseh treh objektov ............................................................................................................ 30

Slika 5.15: Primerjava izkoristkov pretvorbe sončne energije v električno na streho vseh treh

objektov ............................................................................................................................ 30

Slika 5.16: Izvedba senčenja s pomočjo zavese – črna folija ................................................... 31

Slika 5.17: Shematska predstavitev senčenja polovice sončnih modulov ............................... 31


37

Slika 5.18: Shematska predstavitev senčenja spodnjega dela veje 3 ....................................... 32

Slika 5.19: Shematska predstavitev senčenja prvih dveh modulov veje 3 ............................... 32

Slika 5.20: Shematska predstavitev senčenja prvega modula v veji 3 ..................................... 33

8.2 Seznam tabel

Tabela 3.1: Osnovne lastnosti uporabljenih sončnih modulov ................................................ 12

Tabela 3.2: Električne lastnosti uporabljenih sončnih modulov .............................................. 13

Tabela 3.3: Topologija MSE – RAA ........................................................................................ 14

Tabela 3.4: Simetrija na izhodu MSE – RAA .......................................................................... 15

Tabela 3.5: Skupna moč MSE – RAA ..................................................................................... 15

Tabela 3.6: Osnovni podatki razsmernikov .............................................................................. 15

Tabela 3.7: Tovarniške nastavitve razsmernikov ..................................................................... 16

Tabela 5.1: Rezultati meritev skupne gostote moči sončnega sevanja pod različnimi nakloni 25

Tabela 5.2: Odčitek vrednosti brez senčenja ............................................................................ 31

Tabela 5.3: Odčitek vrednosti pri senčenju polovice modulov ................................................ 32

Tabela 5.4: Odčitek vrednosti pri senčenju četrtine sončnih modulov .................................... 32

Tabela 5.5: Odčitek vrednosti pri senčenju osmine modulov .................................................. 32

Tabela 5.6: Odčitek vrednosti pri senčenju šestnajstine modulov ........................................... 33


38

8.3 Načrt električnih inštalacij in opreme s stikalnim blokom


39

8.4 Načrt električnih inštalacij in opreme ločilno merilnega mesta


40

8.5 Vrednosti odčitkov in rezultati meritev za objekte skupaj

DC AC

Razsmerniki

Pel odčitek odč. +34 sončno sevanje

Tmod

objekti skupaj

ηraz1 ηraz2 ηraz3 ηcel ηmod ηstr

R1 R2 R3 R1 R2 R3 % % % W mV mV W/m2 °C % % %

215,0 318 1706,9 214 314 1677 99,53 98,74 98,25 2205 267 301 201 -1,5 7,68 6,86 5,60

375,3 608 2954,9 373 599 2896 99,39 98,52 98,01 3868 335 369 246 1,0 10,99 9,82 8,01

622,0 916,4 4345,8 617 901 4252 99,20 98,32 97,84 5770 453 487 325 5,1 12,42 11,10 9,05

712,0 1050,6 5015,7 705 1032 4902 99,02 98,23 97,73 6639 491 525 350 9,8 13,26 11,85 9,66

883,0 1263,3 5932,1 873 1239 5787 98,87 98,08 97,55 7899 566 600 400 13,5 13,80 12,33 10,06

1141,7 1575,5 7613,7 1127 1544 7422 98,71 98,00 97,48 10093 702 736 491 16,9 14,37 12,85 10,48

1322,7 1818,8 8307,2 1303 1780 8090 98,51 97,87 97,39 11173 754 788 525 20,6 14,86 13,28 10,83

1475,0 1966,2 8820,6 1451 1922 8583 98,37 97,75 97,31 11956 791 825 550 23,0 15,19 13,58 11,07

1489,2 2010,9 8965,3 1463 1964 8719 98,24 97,67 97,25 12146 800 834 556 22,8 15,27 13,64 11,13

1664,0 2169,8 9632,2 1633 2117 9363 98,14 97,57 97,21 13113 862 896 597 25,4 15,34 13,71 11,18

1697,5 2191,8 9745,6 1665 2138 9463 98,09 97,55 97,10 13266 866 900 600 31,6 15,45 13,81 11,26

1767,0 2338,1 10562,3 1732 2278 10250 98,02 97,43 97,04 14260 941 975 650 15,33 13,70 11,18

1884,5 2479,8 11095,5 1845 2414 10760 97,90 97,35 96,98 15019 997 1031 687 32,2 15,27 13,65 11,13

1956,0 2521,4 11261,1 1913 2453 10920 97,80 97,29 96,97 15286 1016 1050 700 15,26 13,64 11,12

2072,0 2659,7 11806,6 2025 2585 11440 97,73 97,19 96,89 16050 1079 1113 742 29,6 15,12 13,51 11,02

2095,6 2686,1 11917,5 2047 2610 11540 97,68 97,17 96,83 16197 1091 1125 750 15,09 13,49 11,00

2190,9 2770,6 12207,2 2138 2690 11810 97,59 97,09 96,75 16638 1145 1179 786 34,9 14,79 13,22 10,78

2218,0 2856,5 12578,8 2164 2771 12160 97,57 97,01 96,67 17095 1166 1200 800 14,93 13,35 10,89

2292,0 2946,6 12740,4 2235 2857 12310 97,51 96,96 96,62 17402 1216 1250 833 42,3 14,59 13,04 10,64

2321,0 3000,3 12996,3 2260 2906 12550 97,37 96,86 96,57 17716 1235 1269 846 43,8 14,63 13,08 10,67

2342,9 3004,8 13112,5 2281 2910 12660 97,36 96,85 96,55 17851 1241 1275 850 38,1 14,68 13,12 10,70

2398,2 3020,5 13278,6 2334 2923 12810 97,32 96,77 96,47 18067 1268 1302 868 41,1 14,55 13,00 10,60

2451,0 3056,9 13405,1 2383 2956 12930 97,23 96,70 96,46 18269 1316 1350 900 14,19 12,68 10,34

2493,0 3131,2 13555,2 2423 3027 13070 97,19 96,67 96,42 18520 1385 1419 946 13,68 12,23 9,97

2497,6 3135,2 13558,9 2426 3030 13073 97,13 96,64 96,42 18529 1391 1425 950 13,63 12,18 9,94

2581,0 3117,9 13770 2506 3012 13275 97,09 96,60 96,41 18793 1466 1500 1000 13,13 11,74 9,57


41

8.6 Vrednosti odčitkov in rezultati meritev za objekt 1

DC AC

Razsmerniki


Tmod

objekt 1


R1 R2 R3 R1 R2 R3 % % % W mV mV W/m2 °C % % %

215,0 318 1706,9 214 314 1677 99,53 98,74 98,25 2205 267 301 201 -1,5 5,22 4,66 3,81

375,3 608 2954,9 373 599 2896 99,39 98,52 98,01 3868 335 369 246 1,0 7,42 6,63 5,42

622,0 916,4 4345,8 617 901 4252 99,20 98,32 97,84 5770 453 487 325 5,1 9,30 8,31 6,79

712,0 1050,6 5015,7 705 1032 4902 99,02 98,23 97,73 6639 491 525 350 9,8 9,85 8,80 7,19

883,0 1263,3 5932,1 873 1239 5787 98,87 98,08 97,55 7899 566 600 400 13,5 10,68 9,54 7,79

1141,7 1575,5 7613,7 1127 1544 7422 98,71 98,00 97,48 10093 702 736 491 16,9 11,24 10,04 8,20

1322,7 1818,8 8307,2 1303 1780 8090 98,51 97,87 97,39 11173 754 788 525 20,6 12,13 10,84 8,86

1475,0 1966,2 8820,6 1451 1922 8583 98,37 97,75 97,31 11956 791 825 550 23,0 12,91 11,53 9,42

1489,2 2010,9 8965,3 1463 1964 8719 98,24 97,67 97,25 12146 800 834 556 22,8 12,87 11,50 9,40

1664,0 2169,8 9632,2 1633 2117 9363 98,14 97,57 97,21 13113 862 896 597 25,4 13,37 11,95 9,76

1697,5 2191,8 9745,6 1665 2138 9463 98,09 97,55 97,10 13266 866 900 600 31,6 13,58 12,13 9,91

1767,0 2338,1 10562,3 1732 2278 10250 98,02 97,43 97,04 14260 941 975 650 13,04 11,65 9,52

1884,5 2479,8 11095,5 1845 2414 10760 97,90 97,35 96,98 15019 997 1031 687 32,2 13,13 11,73 9,59

1956,0 2521,4 11261,1 1913 2453 10920 97,80 97,29 96,97 15286 1016 1050 700 13,37 11,94 9,76

2072,0 2659,7 11806,6 2025 2585 11440 97,73 97,19 96,89 16050 1079 1113 742 29,6 13,35 11,93 9,75

2095,6 2686,1 11917,5 2047 2610 11540 97,68 97,17 96,83 16197 1091 1125 750 13,35 11,93 9,75

2190,9 2770,6 12207,2 2138 2690 11810 97,59 97,09 96,75 16638 1145 1179 786 34,9 13,31 11,89 9,71

2218,0 2856,5 12578,8 2164 2771 12160 97,57 97,01 96,67 17095 1166 1200 800 13,23 11,82 9,66

2292,0 2946,6 12740,4 2235 2857 12310 97,51 96,96 96,62 17402 1216 1250 833 42,3 13,12 11,72 9,58

2321,0 3000,3 12996,3 2260 2906 12550 97,37 96,86 96,57 17716 1235 1269 846 43,8 13,07 11,68 9,54

2342,9 3004,8 13112,5 2281 2910 12660 97,36 96,85 96,55 17851 1241 1275 850 38,1 13,13 11,73 9,58

2398,2 3020,5 13278,6 2334 2923 12810 97,32 96,77 96,47 18067 1268 1302 868 41,1 13,16 11,75 9,60

2451,0 3056,9 13405,1 2383 2956 12930 97,23 96,70 96,46 18269 1316 1350 900 12,95 11,57 9,46

2493,0 3131,2 13555,2 2423 3027 13070 97,19 96,67 96,42 18520 1385 1419 946 12,53 11,19 9,15

2497,6 3135,2 13558,9 2426 3030 13073 97,13 96,64 96,42 18529 1391 1425 950 12,49 11,16 9,12

2581,0 3117,9 13770 2506 3012 13275 97,09 96,60 96,41 18793 1466 1500 1000 12,26 10,95 8,95


42


DC AC

Razsmerniki


Tmod

objekt 2


R1 R2 R3 R1 R2 R3 % % % W mV mV W/m2 °C % % %

215,0 318 1706,9 214 314 1677 99,53 98,74 98,25 2205 267 301 201 -1,5 8,42 7,52 6,11

375,3 608 2954,9 373 599 2896 99,39 98,52 98,01 3868 335 369 246 1,0 11,86 10,59 8,61

622,0 916,4 4345,8 617 901 4252 99,20 98,32 97,84 5770 453 487 325 5,1 13,19 11,79 9,57

712,0 1050,6 5015,7 705 1032 4902 99,02 98,23 97,73 6639 491 525 350 9,8 14,11 12,60 10,24

883,0 1263,3 5932,1 873 1239 5787 98,87 98,08 97,55 7899 566 600 400 13,5 14,57 13,02 10,58

1141,7 1575,5 7613,7 1127 1544 7422 98,71 98,00 97,48 10093 702 736 491 16,9 15,23 13,61 11,06

1322,7 1818,8 8307,2 1303 1780 8090 98,51 97,87 97,39 11173 754 788 525 20,6 15,51 13,86 11,26

1475,0 1966,2 8820,6 1451 1922 8583 98,37 97,75 97,31 11956 791 825 550 23,0 15,72 14,04 11,41

1489,2 2010,9 8965,3 1463 1964 8719 98,24 97,67 97,25 12146 800 834 556 22,8 15,79 14,11 11,46

1664,0 2169,8 9632,2 1633 2117 9363 98,14 97,57 97,21 13113 862 896 597 25,4 15,79 14,11 11,46

1697,5 2191,8 9745,6 1665 2138 9463 98,09 97,55 97,10 13266 866 900 600 31,6 15,88 14,19 11,53

1767,0 2338,1 10562,3 1732 2278 10250 98,02 97,43 97,04 14260 941 975 650 15,88 14,19 11,53

1884,5 2479,8 11095,5 1845 2414 10760 97,90 97,35 96,98 15019 997 1031 687 32,2 15,77 14,09 11,44

1956,0 2521,4 11261,1 1913 2453 10920 97,80 97,29 96,97 15286 1016 1050 700 15,71 14,04 11,40

2072,0 2659,7 11806,6 2025 2585 11440 97,73 97,19 96,89 16050 1079 1113 742 29,6 15,53 13,87 11,27

2095,6 2686,1 11917,5 2047 2610 11540 97,68 97,17 96,83 16197 1091 1125 750 15,50 13,85 11,25

2190,9 2770,6 12207,2 2138 2690 11810 97,59 97,09 96,75 16638 1145 1179 786 34,9 15,13 13,52 10,98

2218,0 2856,5 12578,8 2164 2771 12160 97,57 97,01 96,67 17095 1166 1200 800 15,31 13,68 11,11

2292,0 2946,6 12740,4 2235 2857 12310 97,51 96,96 96,62 17402 1216 1250 833 42,3 14,88 13,29 10,80

2321,0 3000,3 12996,3 2260 2906 12550 97,37 96,86 96,57 17716 1235 1269 846 43,8 14,94 13,35 10,84

2342,9 3004,8 13112,5 2281 2910 12660 97,36 96,85 96,55 17851 1241 1275 850 38,1 15,00 13,40 10,89

2398,2 3020,5 13278,6 2334 2923 12810 97,32 96,77 96,47 18067 1268 1302 868 41,1 14,86 13,28 10,79

2451,0 3056,9 13405,1 2383 2956 12930 97,23 96,70 96,46 18269 1316 1350 900 14,47 12,93 10,50

2493,0 3131,2 13555,2 2423 3027 13070 97,19 96,67 96,42 18520 1385 1419 946 13,91 12,43 10,10

2497,6 3135,2 13558,9 2426 3030 13073 97,13 96,64 96,42 18529 1391 1425 950 13,86 12,38 10,06

2581,0 3117,9 13770 2506 3012 13275 97,09 96,60 96,41 18793 1466 1500 1000 13,37 11,95 9,70


43


DC AC

Razsmerniki


Tmod

objekt 3


R1 R2 R3 R1 R2 R3 % % % W mV mV W/m2 °C % % %

215,0 318 1706,9 214 314 1677 99,53 98,74 98,25 2205 267 301 201 -1,5 6,70 5,98 4,97

375,3 608 2954,9 373 599 2896 99,39 98,52 98,01 3868 335 369 246 1,0 10,42 9,31 7,73

622,0 916,4 4345,8 617 901 4252 99,20 98,32 97,84 5770 453 487 325 5,1 11,88 10,61 8,81

712,0 1050,6 5015,7 705 1032 4902 99,02 98,23 97,73 6639 491 525 350 9,8 12,62 11,28 9,36

883,0 1263,3 5932,1 873 1239 5787 98,87 98,08 97,55 7899 566 600 400 13,5 13,26 11,85 9,83

1141,7 1575,5 7613,7 1127 1544 7422 98,71 98,00 97,48 10093 702 736 491 16,9 13,47 12,03 9,99

1322,7 1818,8 8307,2 1303 1780 8090 98,51 97,87 97,39 11173 754 788 525 20,6 14,50 12,96 10,76

1475,0 1966,2 8820,6 1451 1922 8583 98,37 97,75 97,31 11956 791 825 550 23,0 14,96 13,36 11,09

1489,2 2010,9 8965,3 1463 1964 8719 98,24 97,67 97,25 12146 800 834 556 22,8 15,12 13,51 11,21

1664,0 2169,8 9632,2 1633 2117 9363 98,14 97,57 97,21 13113 862 896 597 25,4 15,17 13,55 11,25

1697,5 2191,8 9745,6 1665 2138 9463 98,09 97,55 97,10 13266 866 900 600 31,6 15,25 13,63 11,31

1767,0 2338,1 10562,3 1732 2278 10250 98,02 97,43 97,04 14260 941 975 650 15,00 13,40 11,13

1884,5 2479,8 11095,5 1845 2414 10760 97,90 97,35 96,98 15019 997 1031 687 32,2 15,03 13,43 11,15

1956,0 2521,4 11261,1 1913 2453 10920 97,80 97,29 96,97 15286 1016 1050 700 15,00 13,40 11,12

2072,0 2659,7 11806,6 2025 2585 11440 97,73 97,19 96,89 16050 1079 1113 742 29,6 14,91 13,32 11,06

2095,6 2686,1 11917,5 2047 2610 11540 97,68 97,17 96,83 16197 1091 1125 750 14,90 13,31 11,05

2190,9 2770,6 12207,2 2138 2690 11810 97,59 97,09 96,75 16638 1145 1179 786 34,9 14,65 13,09 10,86

2218,0 2856,5 12578,8 2164 2771 12160 97,57 97,01 96,67 17095 1166 1200 800 14,83 13,25 11,00

2292,0 2946,6 12740,4 2235 2857 12310 97,51 96,96 96,62 17402 1216 1250 833 42,3 14,68 13,11 10,88

2321,0 3000,3 12996,3 2260 2906 12550 97,37 96,86 96,57 17716 1235 1269 846 43,8 14,70 13,14 10,90

2342,9 3004,8 13112,5 2281 2910 12660 97,36 96,85 96,55 17851 1241 1275 850 38,1 14,66 13,09 10,87

2398,2 3020,5 13278,6 2334 2923 12810 97,32 96,77 96,47 18067 1268 1302 868 41,1 14,42 12,88 10,69

2451,0 3056,9 13405,1 2383 2956 12930 97,23 96,70 96,46 18269 1316 1350 900 14,06 12,56 10,43

2493,0 3131,2 13555,2 2423 3027 13070 97,19 96,67 96,42 18520 1385 1419 946 13,70 12,24 10,16

2497,6 3135,2 13558,9 2426 3030 13073 97,13 96,64 96,42 18529 1391 1425 950 13,65 12,20 10,13

2581,0 3117,9 13770 2506 3012 13275 97,09 96,60 96,41 18793 1466 1500 1000 12,89 11,52 9,56


44

8.9 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije diplomske naloge in objava

osebnih podatkov avtorja

Documents

VPLIV SENČENJA SONČNIH MODULOV NA IZKORISTEK … · 3 MALA SONČNA ELEKTRARNA – RAA ... EES elektroenergetski sistem RAA ime MSE po staroegipčanskem bogu Sonca Al aluminij BMU/233