Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA - viessmann.edu.pl · Promieniowanie słoneczne całkowite w ... - Badając moduł z przodu należy zwrócić uwagę na odbite promieniowanie od powierzchni

energetyka.michalski

www.energetykamichalski.pl

Wykład: ENERGETYKA

SŁONECZNA

- FOTOWOLTAIKA Prowadzący:

dr inż. Marcin Michalski

kontakt:

e-mail: [email protected]

SYSTEMY ENERGETYKI

ODNAWIALNEJ B.22

mailto:[email protected]

wtorek:

30.01

06.02

27.02

Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA

- FOTOWOLTAIKA

Wprowadzenie do fotowoltaiki

3

Rys. Promieniowanie słoneczne całkowite w

Polsce: od 950 – 1050

kWh/m2rok (średnia

długoterminowa).

Poszczególne sumy

roczne energii

promieniowania całkowitego mogą

odbiegać od średniej:

do 30%.


4

5


Rys. Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi

6


Rys. Średnie dzienne sumy promieniowania całkowitego .

Poszczególne sumy miesięczne energii promieniowania całkowitego mogą

odbiegać od średniej: do 50%.


7

Słońce jako źródło energii:

- potencjał promieniowania słonecznego w Polsce: ok. 1 000 kWh/m2rok

- ok. 70-80% tej energii przypada na miesiące ciepłe: od kwietnia do września (6 miesięcy w roku)

- wartość energii słonecznej w warunkach polskich zawiera się w granicach „0” – 5,5 kWh/m2dzień; w ciągu miesiąca osiąga wartość 11,6 – 160,1 kWh/m2

- ilość godzin w roku, możliwych do praktycznego wykorzystania energii słonecznej wynosi ok. 1 600 h (usłonecznienie)

- średnia moc promieniowania (wielkość przyjmowana do obliczeń): ok.

800 W/m2

8


9

Optymalny kąt ustawienia paneli PV: 1. Instalacja on-grid 30-35ᵒ

2. Instalacja off-grid całoroczna 45-60ᵒ


CZERWIEC

Kąt, ᵒ 35 40 45 50 55 60

Strata, % 1,83 1,87 2,86 3,24 3,75 4,53

CAŁY ROK

Kąt, ᵒ 35 40 45 50 55 60

Strata, % -0,32 0,07 0,67 1,21 1,59 2,39

Systemy

fotowoltaiczne

10

11

Systemy fotowoltaiczne

ogniwa PV I generacji

12 ogniwa PV II generacji


ogniwa PV III generacji


13

Perowskity – nowa technologia

w fotowoltaice

Perowskity to grupa nieorganicznych związków

chemicznych. Nowa technologia

zaproponowana przez Olgę Malinkiewicz

charakteryzuje się szybkim czasem produkcji

oraz nie wymaga zastosowania

skomplikowanych urządzeń. Przeprowadzana

jest w warunkach próżniowych

niskotemperaturowych. Polega na naniesieniu

sprayem cienkiej warstwy perowskitów na

dowolny materiał np. folię. Aktualnie sprawność

dochodzi do 20%, zaś w przyszłości może

osiągnąć nawet 30%.

Ogniwo perowskitowe.

Foto: Olga Malinkiewicz.


14

http://gramwzielone.pl/energia-sloneczna/12001/przelomowe-rozwiazania-dla-fotowoltaiki-made-in-poland-saule-technologies-ma-recepte

- mikroinstalacje (do 40 kW) - małe instalacje (40-100 kW) oraz (100-200 kW) - duże systemy 200 kW+

Typy systemów fotowoltaicznych

- Dobór ze względu na miejsce (dach lub grunt) - Dobór ze względu na inwerter

mikroinwerter inwerter szeregowy 15

Sieć niskiego napięcia 230V: teoretycznie do 200kW, praktycznie do 100kW. Sieć średniego napięcia 15kV: teoretycznie do 10MW, praktycznie do 5MW. Sieć wysokiego napięcia 110kV: powyżej 5MW

inwerter centralny

Dobór, montaż, regulacja

systemów fotowoltaicznych

16

FOTOWOLTAIKA

A PRAWO W POLSCE

17

Zakłady energetyczne w Polsce

Operatorzy systemów dystrybucyjnych (OSD)

18

Typy systemów fotowoltaicznych

19

USTAWA O ODNAWIALNYCH ŹRÓŁACH ENERGII ORAZ SPOSOBY ROZLICZANIA VATu

Nowelizacja ustawy z dnia 1.07.0216

- Prosument

-Brak Taryf FiT

- Net-metering

- Umowa z OSD

- Licznik dwukierunkowy

8% czy 23% podatku VAT?

Potencjał promieniowania słonecznego w Polsce: ok. 1 000 kWh/m2rok Instalacja fotowoltaiczna - 1kWp (7m2) =>1000kWh/rok

z 1m2 PV ok 150 kWh/rok Sprawność PV ok 15%

Elektrownia klasyczna 1kW – 8760 kWh/rok Prawie 9 razy więcej!!!


21

.Eksploatacja i

konserwacja

systemów

fotowoltaicznych

22

Mycie instalacji fotowoltaicznej

Mycie zaleca się wykonać wiosną.

W czasie mycia należy przestrzegać zasad BHP, zdając sobie sprawę z tego,

że instalacja fotowoltaiczna jest pod napięciem.

Mycie należy wykonać wtedy, gdy temperatura fotoogniw jest zbliżona do

temperatury otoczenia.

Zabronione jest mycie paneli

urządzeniami wysokociśnieniowymi.

Nie wolno również chodzić po panelach.

23


Brak cyklicznego, minimum 1-2 razy w roku, czyszczenia całej instalacji

może mieć istotny wpływ na zmniejszenie się produkcji energii.

24


25


26

Usuwanie śniegu

2-centymetrowa warstwa śniegu ogranicza

natężenie promieniowania do około 20%, podczas gdy przez warstwę

10-centymetrową przechodzi już jedynie 3-4% fotonów.

27

Utylizacja paneli fotowoltaicznych

Zużyte panele fotowoltaiczne, jeśli nie są odpowiednio zagospodarowane,

mogą powodować zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi, jak

kadm czy ołów.

Żywotność paneli fotowoltaicznych to, w zależności od producenta, okres

około 25 lat, choć według niektórych zapowiedzi może być on wydłużony

do 40 lat.

28

Teoretycznie, wszyscy producenci urządzeń fotowoltaicznych są

zobowiązani do ich odbioru po okresie pracy.

Utylizacja paneli fotowoltaicznych

29

.BADANIA

TERMOWIZYJNE

30

Kamera termowizyjna, kamera termalna, termowizor:

urządzenie do rejestracji i wizualizacji rozkładu temperatury na

powierzchniach obiektów (odwzorowania obrazu termalnego

obiektów);

Kamera przetwarza promieniowanie

podczerwone, emitowane lub odbite na sygnał

elektryczny, a następnie na obraz oglądany na

ekranie, tzw. termogram. Składa się z układu

optycznego, detektora promieniowania

podczerwonego (zwykle półprzewodnikowego,

głównie z krzemu Si, tellurku kadmu i rtęci

CdHgTe lub antymonku indu InSb) wraz

z układem chłodzenia, elektronicznego toru

wzmacniania, przetwarzania i wizualizacji

(w kolorach lub w odcieniach szarości).

Encyklopedia PWN

Wymagania przy wykonywaniu pomiarów

termowizyjnych instalacji PV

- Instalacja fotowoltaiczna musi być w normalnym trybie pracy (moduły PV obciążone)

- Moduł fotowoltaiczny powinien być ustawiony prostopadle do padania promieni

słonecznych

Kamera termowizyjna powinna być trzymana w odległości ok. 2-3 m od ogniwa oraz pod

kątem ok. 90.

- Natężenie promieniowania słonecznego na powierzchnię modułów nie mniejsze niż 400

W/m2 zalecane wyższe niż 600 W/m2

- Warunki pogodowe w tym natężenie promieniowania słonecznego powinny być stabilne

(pogoda sucha, bezchmurna, niskie temperatury otoczenia)

- Z zależności od typu modułu oraz systemu mocowania badanie można wykonać

z przodu lub tyłu modułu (a także obu) w zależności, z której strony otrzymamy lepszy obraz

- Oprócz badania samej powierzchni modułu powinno wykonać się badanie połączeń kabli,

puszek połączeniowych, diod blokujących, inwertera, skrzynek elektrycznych

- Wykonując badanie z przodu modułu należy zachować szczególną uwagę na rzucany

przez operatora cień. Należy tak się ustawić, aby nie zacienić badanego modułu.

- Badając moduł z przodu należy zwrócić uwagę na odbite promieniowanie od powierzchni

modułu i w zależności od pozycji słońca przyjąć taki kąt i pozycję badania, aby

zminimalizować wpływ odbitego od szyby promieniowania na wynika badania.

Hotspoty na fotoogniwach

Skutek długotrwałego hotspotu

Programy do

obsługi zdjęć

termowizyjnych

Badania na farmach

fotowoltaicznych - drony

https://www.youtube.com/watch?v=6CkjSWEQ_9w

Błędy pomiarowe


systemów

fotowoltaicznych

40


systemów

fotowoltaicznych

41

42

SolarEdge

Układ „klasyczny”

SolarEdge

https://monitoringpublic.solaredge.com/solaredge-web/p/site/public?name=Burdze#/layout

DZIĘKUJĘ ZA

UWAGĘ

45

SolarEdge

Poznaj zalety

©2014 SolarEdge

Zasady działania

Inteligentne panele PV Każdy panel PV jest podłączany do optymalizatora mocy

Optymalizatory są połączone szeregowo do falownika (dłuższy string)

Monitoring pokazuje wydajność każdego panela pv osobno

©2014 SolarEdge |2

Zasady działania

Porównanie z zespołem wioślarzy - liczba uderzeń jest 35 na minutę

obie łodzie płyną tak samo szybko.

35 35 35 35

35 35 35 35

35 35 35 35

35 35 35 35

Sterowanie na poziomie Sterowanie na poziomie stringu paneli ©2014 SolarEdge |3

Zasady działania

Nadmierny wysiłek spowodował, że tylni zawodnicy są zmęczeni i wpływają negatywnie na resztę zawodników – zawody są przegrane

20 20 35 35

20 20 35 35

20 20 35 35

20 20 35 20

AA! AA!

Sterowanie na poziomie Sterowanie na poziomie stringu paneli ©2014 SolarEdge |4

Zasady działania

©2014 SolarEdge |5

Przegląd zalet

Monitorowanie na poziomie paneli

Zaleta: Transparentność systemu oraz efektywne serwisowanie. Dokładna wiadomość, ile każdy moduł produkuje energii. Monitoring -> pewność zysku

Całkowite pokrycie dachu na tej samej powierzchni

Zaleta: Na dachu można zainstalować system o większej mocy niezależnie od orientacji i nachylenia dachu. Rozwiązanie dla

Design & Elastyczność trudnych dachów z zacienieniem. -> optymalne wykorzystanie powierzchni dachu

©2014 SolarEdge |6

Przegląd zalet

Zaleta: Wyjątkowe rozwiązanie bezpieczeństwa.

Optymalizatory mocy umożliwiają automatyczne obniżenie napięcia DC modułów za każdym razem, gdy odłączone jest zasilanie

Bezpieczeństwo & AC, odłączony jest falownik lub gdy nastąpi Serwisowanie awaria instalacji zapewniając bezpieczeństwo

podczas konserwacji lub w przypadku pożaru.

Zaleta: Zwiększoną wydajność systemu do 25%

Optymalizatory mocy zapewniają śledzenie MPP oddzielnie dla każdego panela PV. Pozwala to na

Zwiększona wydajność pracę przy optymalnym prądzie i napięciu. instalacji Zużycie mniejszej ilości kabli DC

©2014 SolarEdge |7

Zalety - Monitoring

Monitoring każdego modułu osobno: Bieżąca obserwacja mocy każdego panela PV

Bezpłatny system przez minimum 25 lat

Szybka analiza błędu lub defektu oraz po serwisowa gwarancja poprawnego działania

Dostęp do monitoringu przez internet , iOS i Android

Dostęp monitoringu na kilku poziomach uprawnień dla inwestora oraz instalatora

Zaleta:

Obniżenie kosztów eksploatacyjnych

Wzrost dostępności systemu oraz produkcji energii

Pewność poprawnego działania instalacji

©2014 SolarEdge |8

Zalety - Monitoring

Dokładne monitorowanie zysku instalacji na każdy dzień Dzięki wizualizacji każdego modułu osobno można szybko i dokładnie rozpoznać zacienienie lub niesprawnie działający panel pv

Ranek: system startuje Godzina 11:00: dokładnie Godzina 14:00: zacienienie

widać cień (komin) przez chmury

©2014 SolarEdge |9

Zalety - wykorzystanie powierzchni dachu

Każdy dach może więcej: Częściowo zacienione powierzchnie także produkują energię - produkcja energii każdego panela może wynieść rocznie nawet 200 kWh więcej

Jednorodny wygląd dachu – maksymalne wykorzystanie powierzchni dachu

Tradycyjna konfiguracja systemu

©2014 SolarEdge | 10

Zalety – wykorzystanie powierzchni dachu

Realizacja skomplikowanego dachu (zacienienie)

Łatwy design instalacji nawet przez

trudne warunki (zacienienie)

3 dodatkowe moduły na garażu są

podłączone do 1 stringu

Quelle: Photon Magazin Mniejsze zapotrzebowanie na kabel

ze względu na tworzenie tylko

jednego string

Możliwość dodania paneli PV w

trakcie użytkowania instalacji,

nawet jeśli są to panele innego

producenta.

Quelle: Photon Magazin


Zalety - bezpieczeństwo

SafeDC™: wyłącza automatycznie po stronie DC, kiedy falownik nie pracuje

Zapobieganie ryzyka porażenia prądem oraz pożaru

Automatyczne wyłączenie falownika, kiedy temperatura jest zbyt wysoka

Aktywne unikanie łuku elektrycznego

Zaleta:

Lepsze zabezpieczenie domu oraz instalacji fotowoltaicznej

Większe bezpieczeństwo dla firm instalacyjnych i straży pożarnej

Lepsze warunki pod względem ubezpieczenia instalacji


Zalety – więcej energii

MPP Tracking na poziomie paneli Zasada SolarEdge “zespół wioślarzy”: każdy moduł produkuje tyle energii, ile może

W przypadku systemów tradycyjnych decyduje o mocy stringu zawsze najsłabszy element

„Mismatch“



Co to jest „Mismatch“? Mismatch może mieć rożne przyczyny:

Częściowo zacienione panele: śnieg, lukarna, komin, zieleń, chmury, brud

Rożnicę temperatury: temperatura na dachu może się szybko zmieniać (wiatr, zacienienie)

Starzenie paneli: panele w jednym stringu starzeją w różnym tempie. To powoduje długoterminowo zmniejszenie zysku systemu

Różne starzenie paneli



„Mismatch“ – konsekwencje: Przykład zacienienia

Tradycyjny falownik System SolarEdge

Szary kolor pokazuje zacienienie, żółty kolor pokazuje zacienione panele albo dotyczące stringi.



PHOTON potwierdza zwiększoną wydajność systemu do 25%

„Rzeczywiście, we wszystkich Z częściowym zacienieniem: testowanych sytuacjach, - 30,6% większy uzysk urządzenie spowodowało

(zacienienie poziome) większy uzysk energii z naszej

- 9,7% większy uzysk instalacji pilotażowej “

(zacienienie pionowe) „Dzięki swoim właściwościom Brak częściowego zacienienia: wszystko działa tak jak działać - 1,7% większy uzysk powinno.“

(PHOTON Magazin, 10/2011)



System fotowoltaiczny Stern: doposażenie systemu technologią

SolarEdge - 20% więcej energii

SMA kompletnie zastąpione systemem SolarEdge



Niezależne badanie „National Renewable Energy“

28,3 %, 21,9 % i 24,3 % straconej

energii w systemach tradycyjnych

przy lekkim, średnim i silnym

zacienieniu system SolarEdge

odzyska z powrotem

Wyniki SolarEdge systemu są dużo

lepsze od systemu z mikro

inwerterem

„System z zastosowaniem falowników firmy SolarEdge dostarczony do testów zwiększył uzysk energii. W zestawieniu średniorocznym SolarEdge odzyskał 24,8% energii straconej w wyniku zacienienia, podczas gdy system z zastosowaniem mikroinwerterów tylko 23,2%” Matt Dovan, PV Evolution Labs


PROJEKTOWANIE

SOLAREDGE

NOWE ZASADY?

Na skutek zmian w Instrukcjach Ruchu i Eksploatacji Sieci

Dystrybucyjnej od 1 kwietnia mikroinstalacje o mocy

powyżej 3 kWp muszą być przyłączane trójfazowo,

natomiast systemy o mocy 3-10 kWp muszą mieć

możliwość odłączenia od sieci przez operatora. Co więcej,

instalacje fotowoltaiczne o mocy ponad 10 kWp muszą

umożliwiać operatorom sieci sterowanie mocą czynną.

http://gramwzielone.pl/energia-sloneczna/30162/nowe-

zasady-przylaczania-mikroinstalacji-pv

Błędy w instalacjach

71

72



73


74

Ach ten wiatr!

i śnieg...

„Europejski Fundusz Rolny na rzecz Rozwoju Obszarów Wiejskich: Europa inwestująca w obszary wiejskie”


77

Zacienienie spowodowane kurzem, ptasimi odchodami


78

79



80

81 81


82 82




84

85


Hot-spot – gorący

punkt!!!

Skutek długotrwałego

hotspotu



Szwagier dawaj

na dach!


Ambicje ponad pałać

dachu!

Estetyka

i bezpieczeństwo


Documents

Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA - viessmann.edu.pl · Promieniowanie słoneczne całkowite w ... - Badając moduł z przodu należy zwrócić uwagę na odbite promieniowanie od powierzchni