omreŽni fotonapetostni sistemi
DESCRIPTION
OMREŽNI FOTONAPETOSTNI SISTEMI. Gašper Škarja Kon Tiki Solar d.o.o. Kamnik. Fotovoltaika. Fotovoltaika je veda o pretvarjanju energije sončnega obsevanja neposredno v električno energijo s pomočjo sončnih celic. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
OMREŽNI FOTONAPETOSTNI SISTEMI
Gašper Škarja
Kon Tiki Solar d.o.o. Kamnik
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Fotovoltaika
Fotovoltaika je veda o pretvarjanju energije sončnega obsevanja neposredno v električno energijo s pomočjo sončnih celic.
PV sistemi so relativno drag način pridobivanja električne energije, vendar ima v primerjavi s konvencionalnimi načini kar nekaj prednosti:
• ni stroškov transporta energije
• ni emisije škodljivih snovi ali hrupa
• stroški vzdrževanja so skoraj nični
• enostavna razširljivost sistemov
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sončna celica
negativna elektroda
n-dopirani silicij
pn-spoj
p-dopirani silicij
pozitivna elektroda
Pretvorba svetlobne energije sončnega obsevanja v električno energijo Enosmerna izhodna napetost in električni tok.Električna moč je odvisna od jakosti sončnega obsevanja.
napetost celice [V]
tok
celic
e [A
]
ISC
UOCnapetost celice [V]
tok
celic
e [A
]
ISC
UOC
IU karakteristika
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sončna celica
Materiali za izdelavo sončnih celic
silicij
monokristalni
polikristalni
amorfni
CIS
GaAs
CdTe
organski materiali
Uoc=0.6 do 0.85V
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Fotonapetostni moduli
Za višjo napetost, celice v modulu med seboj povežemo zaporedno v nize.
PV modul:
• Sončne celice
• Steklo
• EVA
• Plastična folija
• Al – okvir
• Priključna doza
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Vrste fotonapetostnih sistemov
Omrežni PV sistemi
direktni
Samostojni PV sistemi
enosmerni
izmenični
hibridni
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Direktni samostojni PV sistem
napetostniregulator
PVgenerator
porabnik
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Enosmerni samostojni PV sistem
PV generator
akumulator
polnilni regulator
napetostni regulator DC breme
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Izmenični samostojni PV sistemi
PV generator
akumulator
polnilni regulator
razsmernik hišno omrežje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Hibridni PV sistemiEnosmerni
napetostni regulator DC breme
DC generator
polnilni regulator
akumulator
PV generator
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
PV generator regulator
Vetrni generator polnilnik
motorni generator polnilnik
akumulator razsmernik hišno omrežje
Hibridni PV sistemiIzmenični
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Hibridni PV sistemiIzmenični
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Omrežni PV sistemi
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
energija poslanav omrežje
poraba energije
omrežje
PV generator razsmernik
hišno omrežje
Omrežni PV sistemiSistemi, ki so priključeni na hišno omrežje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
energija poslanav omrežje
poraba energije
omrežje
PV generator razsmernik
hišno omrežje
Omrežni PV sistemiSistemi, ki so direktno priključeni na javno omrežje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
• PV generator
• razsmernik
• merilne naprave
• zaščitni elementi
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
števec
omrežje
PV generator razsmernik
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator
• proizvodnja električne energije iz svetlobne
• enosmerna napetost in tok
• standardne in posebne izvedbe
Fotonapetostni generator
Fot
onap
etos
tni m
odul
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator
Letna prozvodnja v kWh iz 1kWp PVS z idealno lego in naklonom (SLO – ca.1000 kWh)
Proizvodnja iz PV generatorja je odvisna predvsem od sončnega obsevanja.
Sončno obsevanje ni konstantno:
• letni časi
• dan / noč
• vremenski pogoji
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator - namestitev
Vgradnja PV modulov v zgradbe
Nad poševno streho
V poševno streho
Nad ravnostreho
Pred fasado
V fasado „Žagasta”streha
V ravni strehi
Senčila
Zakaj fotovoltaika v zgradbah?• dvojna namembnost površin / zmanjšanje stroškov običajnih gradbenih
elementov• na razpolago imamo veliko površin• možnost arhitektonsko zanimivega oblikovanja stavb• sodoben videz, “green image”• proizvodnja elektrike blizu uporabnikov• majhne izgube pri distribuciji
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Možnosti vgradnje – poševne strehe
• Vgradnja na površino strehe
- veliko tehničnih rešitev- enostavna vgradnja- dobra ventilacija- enostaven dostop do modulov
• Vgradnja v streho
- streha je v eni ravnini elegantni izgled
- prihranek stroškov (zamenjave drugih strešnih komponent)
- strešniki
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator - namestitev
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Možnosti vgradnje – ravne strehe
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator - namestitev
• enostavna orientacija-lega
• dobro hlajenje
• vgradnja z ogrodjem
• s tal pogosto nevidni sistemi
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator
Možnosti vgradnje – fasade • Navpične fasade
- zanimiv videz fasade- več različnih načinov vgradnje:
- točkovno vpetje z možnostjo nastavitve kota nagiba
- strukturirana zasteklitev
• Nagnjene fasade
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator
Možnosti vgradnje – žagaste strehe
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
L
N
razsmernikfotonapetostni generator javno omrežje
Sestavni deli omrežnih PV sistemovOmrežni razsmernik
Tehnične zahteve• velik izkoristek• najti in ostati na MPP• minimalne motnje na omrežje • enostaven nadzor sistema Ekonomske zahteve• nizka cena• velika zanesljivost
Pretvarja enosmerno napetost PV generatorja v izmenično in opravlja sinhronizacijo z omrežjem
VDC
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovOmrežni razsmernik
PV sistemi z osrednjim razsmernikom
- zaporedna / vzporedna vezava PV generatorjev na DC strani
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovOmrežni razsmernik
PV sistemi z verižnimi razsmerniki
- zaporedno/zaporedno povezane verige (nizi) modulov
- vzporedna vezava verig
- električno neodvisni podsistemi generatorjev
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovOmrežni razsmernik
Izvedba “Master – Slave”
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovOmrežni razsmernik
Izvedba AC moduli
- zaporedno/zaporedno povezane verige (nizi) modulov
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemovOstali elementi
• števec energije, ki jo pošiljamo v omrežje
• varovalke• dvojna izolacija DC vodnikov• zaščita proti udaru strele• ozemljitev
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Priključevanje na distribucijsko omrežje
PV elektrarne prikljapljamo na NN distribucijsko omrežje
Namen postopkov za pridobivanje dovoljenj je zagotoiti:
• tehnično skladnost glede kakovosti energije
• zaščito omrežja pred vplivi PV elektrarne
• zaščito pred električnim udarom in drugimi nevarnostmi
• točno merjenje oddane energije
Postopek in tehnične zahteve v Slovenijii še niso poenotene
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Priključevanje na distribucijsko omrežje
Postopek:
• Investitorjeva odločitev
Razpoložljiva površina, finančna sredstva, kalkulacija ..
• Predhodno preverjanje
Idejni projekt (možnosti namestitve in priklopa), preverjanje omrežja, pridobivanje upravnih dovoljenj
• Projektiranje
Vloga za soglasje za priklop, projektni pogoji, PZI
• Soglasje za priključitev
Izda elektrodistribucijsko podjetje na podlagi projektne dokumentacije, upravnihdovoljenj
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Priključevanje na distribucijsko omrežje
Postopek:
• Pogodba o priključitvi
Izda elektrodistribucijsko podjetje na podlagi vloge s prilogami
• Priklop
Priklop, preizkus, nastavitve zaščitnih naprav, inšpekcijski pregled
• Uporabno dovoljenje
Upravni organ
• Status kvalificiranega proizvajalca
MOP
• Pogodba o oddaji električne energije
Investitor in elektrodistribucijsko podjetje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Centralizirano omrežje danes
Prednosti
stabilnost
enostaven nadzor
Slabosti
visoki stroški
nizka fleksibilnost
avtorizacijske procedure
110/220/380 kV
10/20 kV
0,4 kV
Slika: Fraunhofer ISE, Freiburg, Nemčija; Solarpraxis AG, Berlin, Nemčija
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Možna razpršena struktura omrežja v prihodnosti
Dodatne ugodnosti
manjše distribucijske izgube
razpršitev dodane vrednosti
Izzivi
nadzor
komunikacija
110/220/380 kV
10/20 kV
0,4 kV
Slika: Fraunhofer ISE, Freiburg, Nemčija; Solarpraxis AG, Berlin, Nemčija
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Celotna instalirana moč PV modulov v Sloveniji v letu 2005je ocenjena na okoli 250 kWp.
Omrežni sistemi ca.120 kWp
Predvidena instalirana moč v 2006 150 – 200 kWp (predvsem omrežni sistemi)
Ovire za hitrejši razvoj:
• zapleteni in neenotni postpoki ter tehnične zahteve
• 1kWh = 89,67 SIT do 36 kWp
0
20
40
60
80
100
120
140
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Leto
P (
kWp
)
SLO Scena
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena
Do 2005:
1 – Ape 1 kWp2 – Žirovnica 1.3 kWp3 – FERI 5 kWp ..
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Radovljica – Gorenjske Elektrarne16.3 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE LEA Lesce16.8 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE FlyCom16.3 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE GoricaElektro Primorska12.1 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Izola 1Elektro Primorska2.7 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Ptuj12 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Jarše 136 kWp