smotrnost uporabe sončne energije za proizvodnjo električne

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ORGANIZACIJSKE VEDE

Specialisti�no delo Organizacija in management delovnih sistemov

SMOTRNOST UPORABE SON�NE ENERGIJE ZA PROIZVODNJO ELEKTRI�NE ENERGIJE

NA GORENJSKEM Mentor: red. prof. dr. Drago Vuk Kandidat: Tomaž Pirš

Kranj, december 2006

ZAHVALA

Za svetovanje in pomo� pri izdelavi diplomske naloge se zahvaljujem mentorju gospodu red. prof. dr. Dragu Vuku. Zahvaljujem se tudi podjetju Elektro Gorenjska, ki mi je omogo�ilo študij. Ne nazadnje se lepo zahvaljujem lektorici Jasni Zupan za jezikovni pregled.

POVZETEK

Potrebe po energiji, predvsem elektri�ni, postajajo iz dneva v dan ve�je. Manjšanje zalog fosilnih goriv in vedno ve�je onesnaževanje Zemlje nas je spodbudilo k strategiji pove�evanja izrabe obnovljivih virov energije (OVE), med njimi tudi fotovoltaike (FV). Sonce predstavlja najve�ji, trenutno neusahljiv in ekološko neopore�en vir energije. Neposredna pretvorba son�ne energije v elektri�no poteka v son�nih celicah, združenih v fotonapetostne sisteme. Fotonapetostni sistemi v glavnem ne potrebujejo novih zazidalnih površin ali ve�jih posegov v naravi, saj jih lahko enostavno vgrajujemo v zgradbe in na strehe. To so razlogi, da sem se v specialisti�ni nalogi odlo�il predstaviti fotonapetostno elektrarno, vklju�eno v elektroenergetsko omrežje. Predstavljen je fotonapetostni princip od son�ne celice do elektrarne. Z upoštevanjem vseh pogojev, ki nam jih podaja upravljavec distribucijskega omrežja, lahko takšen sistem vklju�imo v elektroenergetsko omrežje. Poleg ekonomi�nosti so obravnavani tudi pomembni predpisi in standardi, ki posegajo v to podro�je. Prikazana je gospodarnost, vzdrževanje takšnega sistema ter stanje in razvoj najve�jih fotonapetostnih sistemov doma in v tujini. KLJU�NE BESEDE

• energija

• elektri�na energija

• alternativni viri

• solarna energija

• solarne elektrarne

• gorenjska regija

SUMMARY

The needs for energy, especially electric energy, are increasing from day to day. The decreasing stocks of fossile fuels and the ever greater pollution of Earth have encouraged a strategy of enhanced use of renewable sources of energy, photovoltaic (PV) being one of them. The Sun represents the greatest, currently non-exhaustable and ecologically non-disputable source of energy. The direct transformation of solar energy into electric energy takes place in solar cells, combined in photovoltaic systems. Photovoltaic systems in most cases do not require new building areas or any major interventions into nature, as they can simply be built-in into buildings and onto roofs. Those are the reasons for my decision to focus on photovoltaic power plant, integrated in the electro-energetic network. Represented is the photovoltaic principle from the solar cell to the power plant. Taking into account all conditions, set by the operator of the distribution network, such a system can be integrated into the electro-energetic network. The text underlines the rationality of such solutions and presents the regulations and standards in this field. The text proceeds with a comparative analyses of two similar systems with different application of photovoltaic modules and presents the maintenance of such systems, as well as the current state of affairs and the development of some major photovoltaic systems in Slovenia and beyond. KEY WORDS

• energy

• electric energy

• alternative sources

• solar power

• the region of Gorenjska

KAZALOstran

1. UVOD 11.1. Namen 11.2. Cilji 2

1.2.1. Obnovljivi viri energije v strateških dokumentih Evropske unije 31.2.2. Doma�i cilji 31.2.3. Cilji Evropske skupnosti 4

2. PRIKAZ OBSTOJE�EGA STANJA NA PODRO�JU UPORABE SON�NIH ELEKTRARN V TUJINI IN DOMA 5

2.1. Fotonapetostni princip in materiali 52.1.1. Kaj je fotovoltaika? 52.1.2. Materiali in tehnologije v fotovoltaiki 52.1.3. Materiali son�nih celic 62.1.4. Tehnologije son�nih celic 72.1.5. Kaj so son�ne celice in kako delujejo 82.1.6. Lastnosti son�nih celic 92.1.7. Fotonapetostni moduli 11

2.2. Za�etki uporabe fotonapetostnih tehnologij 122.3. Prvi ve�ji fotonapetostni sistemi na podeželju v manj razvitem svetu 132.4. Prvi primeri uporabe fotonapetostnih sistemov za napajanje

zahtevnejših sistemov 132.5. Veliki samostojni fotonapetostni sistemi 132.6. Nastanek najve�jih svetovnih proizvajalcev 142.7. Nastanek ve�jih delniških družb v Evropi 152.8. Razvoj fotonapetostnih elektrarn v Sloveniji 162.9. Uporaba fotonapetostnih sistemov 17

3. OVIRE IN PROBLEMI PRI IZKORIŠ�ANJU ENERGIJEENERGIJE ZA PROIZVODNJO ELEKTRI�NE 22

3.1. Splošne ovire 223.2. Tehni�ne ovire 23

3.2.1. Son�no obsevanje in lokacija modulov 233.2.2. Son�no obsevanje na podro�ju Slovenije 243.2.3. Izbira lokacije 243.2.4. Naklon in orientacija fotonapetostnih modulov 253.2.5. Izbira opreme 26

3.3. Kriti�na analiza in sprejemanje odlo�itve 263.4. Hipoteza 27

4. IZGRADNJA SON�NE ELEKTRARNE 284.1. Na�rtovanje organizacije projekta in umestitev projekta v podjetje 28

4.1.1. Projekti kot del poslovnofunkcijske organizacije 294.1.2. �ista projektna organizacija 304.1.3. Projektno-matri�na organizacija 314.1.4. Projektno-matri�na organizacija Gorenjskih elektrarn 33

4.2. �loveški viri v projektih izgradnje son�nih elektrarn 334.2.1. Postavitev projektnega tima 34

4.3. Financiranje in ekonomska analiza 354.3.1. Nepovratne subvencije 36

4.4. Tehni�na realizacija projekta 374.4.1. Lokacija son�ne elektrarne 374.4.2. Pogoji za priklju�itev elektrarne v distribucijsko omrežje 374.4.3. Navodilo za priklju�evanje in obratovanje elektrarn inštalirane

elektri�ne mo�i do 10 MVA 404.4.4. Osnovni tehni�ni podatki elektrarne 424.4.5. Zaš�ita fotonapetostnega sistema 454.4.6. Delovanje ob izpadu javnega elektri�nega omrežja 464.4.7. Sistemski nadzor in diagnostika 464.4.8. Prenos podatkov po elektri�nih vodih 464.4.9. Prenos podatkov po lo�enih podatkovnih vodnikih 46

4.4.10. Komunikacija RS 485 464.4.11. Zaš�ita med FE Radovljica in distribucijskim omrežjem 474.4.12. Merilno mesto 474.4.13. Lastna raba 484.4.14. Proizvodnja elektri�ne energije FE Radovljica 48

4.5. Navodila za obratovanje 504.6. Standardi in predpisi 56

5. ZAKLJU�KI IN PREDLOGI 60

6. LITERATURA IN VIRI 62

Priloga 1: Enopolna shema razdelilne transformatorske postaje Radovljica 64Priloga 2: Seznam slik in tabel 65

Univerza v Mariboru - Fakulteta za organizacijske vede Specialisti�no delo

Pirš Tomaž: Smotrnost uporabe son�ne energije za proizvodnjo elektri�ne energije na Gorenjskem

1/66

1. UVOD Skupna težnja našega podjetja Elektro Gorenjske in Gorenjskih elektrarn je nenehno uvajanje ter razvijanje novih, sodobno zasnovanih programov,in sicer:

• uporaba helikopterskega snemanja daljnovodov s pomo�jo termovizijske kamere in s tem zgodnje odkrivanje napak,

• sanacija 20 kV kablovodov z metodo cable cure,

• uvajanje tehnike SF6 v elektroenergetske naprave (razdelilna transformatorska postaja Zlato polje je bila prva v Sloveniji, v katero je bil vgrajen 110 kV blok, v katerem je bil izolacijski medij plin SF6),

• izgradnja fotonapetostnih elektrarn. Verjamemo in se zato trudimo, da sta v kulturo podjetja vgrajeni in negovani inovativnost, ki jo s tehnološkega vidika spodbuja skrb za �im bolj humano delo, ter podjetnost, ki od lastnika prehaja na zaposlene. V tem duhu se danes lotevamo energetskega podro�ja. Energija je od nekdaj bila, je in bo del strateškega razvoja vsake družbe. V podjetju smo se za obnovljive energetske vire odlo�ili, ker se poskušamo zavedati �loveka kot posameznika, kot dela družbe ter okolice, v katero je umeš�en. Pri tem poskušamo sami nositi del odgovornosti za �istejši, varnejši, skratka boljši jutri. Ker velja proizvodnja elektri�ne energije iz fotonapetostnih sistemov za enega naj�istejših energijskih virov, smo mnenja, da je prav na tem podro�ju zelene energije treba narediti �im ve�. Zavedamo se, da je �isto okolje vse bolj pomembno za zdravo življenje. Vsak elektroenergetski objekt, ki prispeva k �istemu okolju, je zelo koristen. To je za nas velika pridobitev v smislu razvoja izrabe alternativnih virov energije. (Vir: Gospodarski na�rt Elektro Gorenjske, d.d.) 1.1. Namen

Zaradi politike podpore razvoju obnovljivih virov in visokih cen nafte je veliko zanimanje za rabo obnovljivih virov energije. Ve�a se zanimanje za



2/66

energetsko izrabo son�ne energije in nekatera podjetja in neodvisni proizvajalci že ponujajo t. i. zeleno energijo. Namen projekta son�ne elektrarne:

• okrepiti svoj javni ugled, saj s sodelovanjem v sistemu modre energije podjetje pri svoji dejavnosti upošteva vplive na okolje in spodbuja razvoj obnovljivih virov energije,

• izboljšati odnose z zaposlenimi, lastniki podjetja, lokalnimi skupnostmi ter državnimi ustanovami, saj je proizvodnja elektri�ne energije, pridobljene s son�nimi elektrarnami, dokaz zavestnega varovanja okolja in skrbi za kakovostno življenje v sedanjosti in prihodnosti,

• lažje uresni�evati naravovarstvene cilje, kakršne med drugim predvideva tudi certifikat ISO 14001,

• dose�i ve�je razlikovanje izdelkov in storitev,

• omogo�iti pove�anje porabe obnovljivih virov v Sloveniji,

• zavestno prispevati k varovanju okolja, še posebej zemeljskega ozra�ja pred toplogrednimi plini, in s tem poskrbeti za bolj zdravo življenje in prihodnost,

• promovirati Elektro Gorenjske, d. d. 1.2. Cilji Na podro�ju obnovljivih virov energije (OVE) je bilo v okviru Evropske unije (EU) sprejetih nekaj strateških dokumentov in razne direktive, smernice in priporo�ila. Ve�ina aktov je bila sprejeta v osemdesetih in devetdesetih letih prejšnjega stoletja z namenom pove�ati vlogo in prispevek OVE na podro�ju zagotavljanja oskrbe z energijo. Recesija v sedemdesetih letih in predvsem ozaveš�enosti o segrevanju in onesnaževanju ozra�ja s �ezmernimi izpusti toplogrednih plinov v energetski dejavnosti, prometu in industriji sta bila podlaga za široko razpravo glede možnosti zmanjšanja odvisnosti energetski sistemov od fosilnih goriv s postopnim nadomeš�anjem z obnovljivimi viri energije in uvajanjem novih tehnologij na tem podro�ju.



3/66

1.2.1. Obnovljivi viri energije v strateških dokumentih Evropske unije Republika Slovenija se je s podpisom mednarodnih okoljskih protokolov (Kjoto, Rio de Janeiro) zavezala pove�ati rabo obnovljivih virov energije, kar je v skladu z evropsko politiko: v EU so ugotovili, da obnovljivi viri energije predstavljajo le 6 % v primarni energetski bilanci, in se odlo�ili, da odstotek do leta 2010 pove�ajo za 12 %. Glavni strateški dokumenti EU so:

• zelena knjiga,

• bela knjiga,

• direktiva EU o promociji proizvodnje elektri�ne energije iz obnovljivih virov energije (osnovni namen direktive je vzpostaviti skupne pogoje za promocijo in pove�anje deleža proizvodnje elektri�ne energije iz OVE na notranjem trgu elektri�ne energije in zahteva od držav �lanic, da izvedejo pomembne korake za dosego zastavljenih ciljev),

• energetska listina (podpisnice te listine, med katerim je tudi Slovenija, se zavezujejo, da bodo upoštevale okoljske zahteve, stroške in koristi pri oblikovanju in izvajanju energetskih politik ter da bodo dale poseben poudarek razvoju, rabi in promociji OVE).

Glede na vse te dokumente lahko sklenemo, da so OVE pomembni strateški vir primarne energije. Mednje spada tudi elektri�na energija, ki jo pridobimo iz son�nih elektrarn. 1.2.2. Doma�i cilji Glavni doma�i cilji pri gradnji son�nih elektrarn so:

• zanesljivost oskrbe z energijo,

• konkuren�nost oskrbe z elektri�no energijo,

• varovanje okolja,

• ohranjanje in ustvarjanje delovnih mest.



4/66

1.2.3. Cilji EU Glavni cilj Evropske unije, ki izhaja iz sprejetih dokumentov, je:

• pove�ati delež elektri�ne energije, pridobljene iz son�nih elektrarn, in s tem zmanjšati izlo�anja škodljiv snovi v ozra�je.



5/66

2. PRIKAZ OBSTOJE�EGA STANJA NA PODRO�JU UPORABE SON�NE ENERGIJE V TUJINI IN DOMA 2.1. Fotonapetostni princip in materiali 2.1.1. Kaj je fotovoltaika? Beseda fotovoltaika je sestavljena iz grške besede phos, kar pomeni svetloba, in besede volt, ki je enota za napetost. Fotovoltaika je veda, ki prou�uje pretvorbo svetlobne energije, natan�neje energije fotonov, v elektriko. Pod pojmom fotonapetostna pretvorba razumemo neposredno pretvarjanje svetlobne energije son�nega sevanja v elektri�no energijo. Preprosteje povedano, gre za pretvorbo svetlobe v elektriko. Pri tem sodelujeta tako neposredno kot tudi razpršeno son�no sevanje. Pretvorba se izvrši v son�nih celicah, ki so glede na zgradbo lahko amorfne, polikristalne ali monokristalne. V ve�ini primerov so izdelane iz silicija. Najpreprostejši primeri uporabe son�nih celic so napajanje žepnih kalkulatorjev, parkirnih ur in podobnih naprav. Z združevanjem ve� son�nih celic dobimo fotonapetostne module. Z združevanjem ve� modulov in z uporabo drugih elementov, kot so akumulatorji, regulatorji polnjenja in razsmerniki, lahko zgradimo poljubno mo�an sistem za oskrbo z elektri�no energijo na kateri koli lokaciji, �e je le na razpolago dovolj son�nega sevanja. 2.1.2. Materiali in tehnologije v fotovoltaiki Glede na kristalno zgradbo lo�imo amorfne, polikristalne in monokristalne son�ne celice. Glede na tehnološke postopke pa jih lahko razvrstimo tudi na son�ne celice, izdelane iz silicijevih rezin, oziroma na tankoplastne celice, ki jih proizvajajo s pomo�jo vakuumskih tehnologij. Son�ne celice združujemo v fotonapetostne module, z razponom mo�i od nekaj do 100 W ali ve�. Za velike sisteme proizvajalci izdelujejo panele (ve� združenih modulov) z mo�mi nekaj 100 W. Lastnosti modulov so odvisne od vrste uporabljenih son�nih celic.



6/66

2.1.3. Materiali son�nih celic Silicij Glavni element za izdelavo son�nih celic je silicij, ki je za zdaj skoraj edina surovina za njihovo masovno proizvodnjo. Kot najpogosteje uporabljani polprevodnik ima ve� dobrih lastnosti. V naravi se nahaja v zelo velikih koli�inah. Silicij v obliki oksidov sestavlja 1/3 zemeljske skorje. Je nestrupen, okolju prijazen, tudi odpadki ne predstavljajo težav. Lahko se tali, obdeluje in ga je sorazmerno enostavno oblikovati v monokristalno obliko. Njegove elektri�ne lastnosti (obstojnost do 125 °C) omogo�ajo uporabo silicijevih polprevodniških elementov tudi v najzahtevnejših primerih uporabe. Silicij pridobivajo iz kremen�evega peska (SiO2). Osnovna surovina za izdelavo �istega silicija je metalurški surovi silicij, ki ga pridobivajo z redukcijo v elektri�nih pe�eh pri temperaturi 1800 °C. �isto�a tako pridobljenega metalurškega silicija je 98–99-odstotna. (Vir: http://www.pvresources.com/si/tehnologije.php)

Slika 1: Silicij – kristalna struktura. (Vir: http://www.pvresources.com/si/tehnologije.php) Galijev arzenid (GaAs) Galijev arzenid je pogost material za izdelavo visoko u�inkovitih fotonapetostnih celic. Koncentratorske celice koncentrirajo svetlobo s pomo�jo opti�nih elementov, kot so le�e ali zrcala, na zelo majhno son�no



7/66

celico, ki se nahaja v žariš�u opti�nega sistema. Ti substrati so zelo dragi, zato se te celice uporabljajo v koncentrirnih sistemih in astronavtiki. Izkoristki so do 25-, pri koncentriranem son�nem sevanju do 28-odstotni. Posebne izvedbe pa presegajo izkoristek 30 %. (Vir: http://www.pvresources.com/si/tehnologije.php) Kadmijev telurid (CdTe) Kadmijev telurid je tankoplastni material, ki veliko obeta pri izdelavi nizkocenovnih fotonapetostnih sistemov. Slabost postopka so strupene surovine, ki se uporabljajo pri proizvodnji. Laboratorijske izvedbe dosegajo izkoristek 16 %, komercialne izvedbe okrog 8 %. (Vir: http://www.pvresources.com/si/tehnologije.php) Bakrov indijev diselenid (CuInSe2 ali CIS) Bakrov indijev diselenid je tankoplastni material, ki dosega izkoristek okrog 17 % (boljši sistemi). Sicer je material, ki veliko obeta, vendar se za zdaj še manj uporablja zaradi težav pri proizvodnji. (Vir: http://www.pvresources.com/si/tehnologije.php) 2.1.4. Tehnologije son�nih celic Kristalne son�ne celice V to skupino prištevamo tako polikristalne kot monokristalne son�ne celice. Osnova za izdelavo celic je blok kristalnega silicija. Rezine silicija, ki so osnova za izdelavo son�nih celic, režemo iz bloka z diamantno žago. Izrezane rezine, debeline 1 mm, ki so rezane na 1/10 mm natan�no, se nato položi med dve planparalelni, nasproti rotirajo�i kovinski ploš�i, s �imer dosežemo izravnanje obeh ravnin rezine na nekaj tiso�ink mm natan�no. Nato sledi postopek izdelave celic, ki je sestavljen iz naslednjih korakov:

• Najprej se dopirane rezine jedka do globine nekaj mikrometrov. Tako odstranimo nepravilnosti v zgradbi kristala, ki so nastale zaradi žaganja, obenem pa se rezine tako tudi o�isti. Material se sicer dopira kot talina pri polikristalnem siliciju ali pa se dodajajo ustrezni plini, ko se iz silana pridobiva �isti silicij. Temu postopku sledi difuzija. Pri temperaturi 800 °C pride v notranjosti do difuzije fosforja, ki ga



8/66

dovajamo v plinasti obliki. Nastane N-dopirana plast, bogata s fosforjem, in oksidna plast na vrhu rezine zaradi reakcije s kisikom. Rezine se nato zložijo v obliko kocke, ki se nato jedka v kisikovi plazmi, s �imer odstranimo N-plast na robovih.

• V naslednji fazi s pomo�jo mokrega kemijskega jedkanja odstranimo še oksidne plasti na površinah rezin. Na zadnji strani se izdela površina kontaktov iz srebra, ki vsebuje 1 % aluminija. Srebro se na površino celic tiska prek maske s posebnim postopkom. Nato se potiskano celico sintra pri visokih temperaturah. Na podoben na�in tiskamo še kontakte za povezavo na prednji strani celic. Tudi antirefleksno plast nanašamo na podoben na�in. Na izbiro imamo titanove paste, ki pri sintranju tvorijo titanov dioksid TiO2 ali pa silicijev nitrid Si3N4.

Amorfne son�ne celice Amorfne son�ne celice izdelujemo s podobnimi postopki kot integrirana vezja. Zaradi tega tovrstne module ve�krat imenujemo tudi tankoplastni moduli (Thin-film Modules). Postopek izdelave amorfnih son�nih celic je slede�:

• Najprej steklen substrat temeljito o�istimo. Sledi nanašanje spodnje kontaktne plasti. Površina se nato strukturira – razdeli v trakove. V vakuumu se pod vplivom visokofrekven�nega elektri�nega polja nanaša plast amorfnega silicija. Ponovno sledi delitev v trakove, nato še nanašanje zgornjih kovinskih elektrod.

2.1.5. Kaj so son�ne celice in kako delujejo? Son�ne celice so v osnovi polprevodniške diode z veliko površino. Do pretvorbe energije svetlobe v elektri�no energijo (tok) prihaja zaradi fotonapetostnega pojava. Pri vpadu fotonov na kristalno mrežo polprevodnika fotoni oddajo svojo energijo kristalni mreži in �e je energija dovolj velika, ta pojav povzro�a nastajanje prostih valen�nih elektronov. Svetlobna energija ne doteka kontinuirano, ampak v kvantih svetlobnega valovanja. Energija kvantov je odvisna od valovne dolžine svetlobe oziroma elektromagnetnega valovanja in od tega je odvisno tudi število sproš�enih elektronov. Prosti



9/66

elektroni bodo nastali le, �e bo energija vpadnih fotonov enaka ali ve�ja kot WL-WV (meja valen�nega in prevodnega pasu). Zveza med frekvenco in energijo vpadnega fotona je slede�a:

fhW ⋅= Kjer je: h - Planckova konstanta (6.626·10-34 Ws2), f - frekvenca (Hz). (Vir: http://www.pvresources.com/si/soncnecelice.php) 2.1.6. Lastnosti son�nih celic Kristalne son�ne celice V tem delu se bomo omejili na silicijeve son�ne celice kot najpogosteje uporabljane son�ne celice v fotonapetostnih sistemih. U�inkovitost son�nih celic je omejena s številnimi dejavniki. Energija fotonov z ve�anjem valovne dolžine svetlobe pada, najve�ja valovna dolžina, pri kateri imajo fotoni še dovolj veliko energijo, znaša za silicij 1,15 �m. Sevanje z ve�jo valovno dolžino povzro�a le segrevanje son�nih celic. Foton lahko povzro�i nastanek le enega para elektrovrzeli, zato se tudi pri manjših valovnih dolžinah od mejne pojavlja višek fotonov, ki prav tako le segrevajo celico. Zgornja meja pretvorbe vpadne svetlobne energije na son�no celico znaša približno 23 % (velja za silicijeve eksperimentalne son�ne celice). Pri uporabi drugih materialov je izkoristek lahko ve�ji (eksperimentalno do 30 %) zaradi širšega spektra svetlobe, katere vpadno sevanje celica še lahko pretvori v elektriko. Lastne izgube son�ne celice nastopajo zaradi kontaktne mreže (lastna zastrtost), notranje upornosti celice in zaradi refleksije son�nega sevanja na površini celice. Kristalne son�ne celice so najve�krat v obliki rezin debeline 0,3 mm, premera 10 do 15 cm, in generirajo okrog 35 mA toka na cm2 površine (skupaj do 2 A/celico) pri napetosti približno 550 mV pri polni osvetlitvi. Laboratorijske izvedbe tovrstnih celic imajo izkoristek do 18 %, klasi�ne do 15 %.



10/66

Slika 2: Monokristalne son�ne celice (levo), polikristalne celice (desno). (Vir: http://www.pvresources.com/si/tehnologije.php) Amorfne son�ne celice Amorfne celice imajo precej slabši izkoristek, ki se giblje med 6 in 8 %. Amorfne celice se tudi hitreje starajo. Gostota toka znaša do 15 mA/cm2, napetosti neobremenjenih celic pa so do 0,8 V, kar je ve�, kot pri kristalnih celicah. Spektralna ob�utljivost pri amorfnih celicah je pomaknjena bolj proti modri svetlobi, tako da je fluorescen�na žarnica idealni izvor svetlobe za amorfne celice. Slika 3 prikazuje I-U-karakteristiko, slika 4 pa mo�nostno karakteristiko son�ne celice.

Slika 3: I-U-karakteristika son�ne celice. (Vir: http://www.pvresources.com/si/soncne celice.php)

Tok (A)

Napetost



11/66

Slika 4: Mo�nostna karakteristika son�ne celice. (Vir: http://www.pvresources.com/si/soncne celice.php) 2.1.7. Fotonapetostni moduli Fotonapetostni modul, v katerem prihaja do pretvorbe svetlobne energije v elektri�no, je osnovni element vsakega fotonapetostnega sistema. Sestavljen je iz ve�jega števila med seboj povezanih son�nih celic. Glede na vrsto son�nih celic, iz katerih je modul zgrajen, razlikujemo monokristalne, polikristalne in amorfne module. Ve�ina komercialnih modulov iz kristalnih celic je sestavljena iz 36 do 72 celic. Posamezne son�ne celice so elektri�no povezane in laminirane med ploš�o na spodnji in kaljenim steklom na zgornji strani. Med steklom in celicami je še plast EVA-folije. Posamezne celice na modulu so povezane z drobno mrežo na zgornji strani polprevodniškega materiala. Mreža mora biti �im bolj tanka, da ne ovira prehoda fotonov oziroma da ne prispeva preve� k lastnim izgubam son�nih celic. Modul je navadno uokvirjen z aluminijastim okvirjem, redkeje z okvirjem iz nerjave�ega jekla ali umetne mase. Posebne izvedbe so fleksibilni moduli, ki so namenjeni montaži na neravne površine in jih lahko nekoliko upogibamo, po nekaterih pa tudi hodimo. Tipi�ne mo�i modulov s kristalnimi son�nimi celicami, ki so na tržiš�u, segajo od nekaj pa do 100 W in ve� na modul. Nekateri proizvajalci ponujajo že sestavljene panele mo�i ve� 100 W.

Napetost (V)

Mo� (W)



12/66

V praksi se za fotonapetostne module najpogosteje uporabljajo celice iz monokristalnega silicija (�rne monokristalne), ki so po izdelavi precej drage, izkoristek pa znaša od 15 do 18 %. Tehni�ni parametri modulov Najbolj pomembni parametri so kratkosti�ni tok, napetost odprtih sponk pri son�nem sevanju 1000 W/m2, tok in nazivna napetost pri 1000 W/m2. Parametri modula se merijo in podajajo pri standardnih vrednostih testnih pogojih (STC - Standard Test Conditions): son�no sevanje 1000 W/m2,

zra�na masa (Air Mass) AM 1,5 in temperatura 25 °C. Izkoristek modulov Izkoristki komercialnih modulov s kristalnimi celicami znašajo tipi�no med 10 in 13 %. Proizvajalci ve�krat navajajo izkoristke posameznih son�nih celic, ki so višji od omenjenih vrednosti, kar pa je zavajajo� podatek, saj pri modulu nastajajo še dodatne izgube zaradi zasteklitve, zatesnitve, morebitnega segrevanja in drugih vzrokov. 2.2. Za�etki uporabe fotonapetostnih tehnologij Leta 1970 je bilo ustanovljeno podjetje Solar Power Corporation. Francozi so leta 1972 v Nigru namestili prvi fotonapetostni sistem (FN) za potrebe spremljanja izobraževalnih televizijskih (TV) programov na podeželju. Leto pozneje je bilo ustanovljeno podjetje Solarex Corporation. Na univerzi Delaware so istega leta zgradili fotonapetostni (FN) toplotni hibridni sistem solar one, ki je bil eden prvih fotonapetostnih sistemov za potrebe gospodinjstev. Poleg fotonapetostnega sistema je sistem vseboval tudi hranilnik toplote z uporabo fazno spremenljivih materialov. Leta 1974 se je na Japonskem za�el projekt Sunshine. Leto pozneje sta bili ustanovljeni podjetji Solec International in Solar Technology International. Ameriška vlada je istega leta spodbudila raziskave na podro�ju fotonapetostnih sistemov za uporabo na zemlji.



13/66

2.3. Prvi ve�ji fotonapetostni sistemi na podeželju v manj razvitem svetu Leta 1976 so se pod okriljem Nase za�ele inštalacije FN-sistemov za uporabo na zemlji, ki so potekale do leta 1985 in pozneje še od 1992. do 1995. leta. Sistemi so bili namenjeni napajanju hladilnikov, telekomunikacijske opreme, medicinske opreme, razsvetljavi, �rpanju vode in drugim porabnikom. V tem letu je Nasa predstavila tudi ve� demonstracijskih projektov. Istega leta (1976) so v laboratorijih izdelali prvo amorfno silicijevo son�no celico. (Vir: http://www.minet.si/sola/images/clanek-145) 2.4. Prvi primeri uporabe fotonapetostnih sistemov za napajanje zahtevnejših sistemov Leta 1977 je svetovna proizvodnja presegla 500 kW. Tega leta je Nasa s fotonapetostnimi sistemi pri�ela opremljati šest meteoroloških postaj na razli�nih lokacijah v ZDA. Postavila je ve� testnih demonstracijskih projektov. V ZDA je delo pri�el Solar Energy Research Institute, s sedežem v mestu Golden v Coloradu. V indijanskem rezervatu je Nasa postavila 3,5-kilovatni sistem – prvi sistem na svetu za potrebe celotne vasi. Uporabljali so ga za �rpanje vode in oskrbo 15 gospodinjstev z elektriko. Podjetje Arco Solar, je leta 1979, zgradilo takrat najve�je proizvodne obrate za proizvodnjo son�nih celic in fotonapetostnih modulov. V Burkini Faso je Nasa postavila 1,8-kilovatni sistem za potrebe �rpanja vode. Še istega leta so zmogljivosti sistema pove�ali na 3,6 kW. V Mt. Laguni v Kaliforniji je bil zgrajen testni 60-kilovatni hibridni dizelsko-fotonapetostni sistem za potrebe radarske postaje. (Vir: http://sl.wikipedia.org) 2.5. Veliki samostojni fotonapetostni sistemi V letu 1980 se je zgodilo ve� pomembnih dogodkov. Arco Solar je postalo prvo podjetje, ki je proizvedlo fotonapetostne module s skupno mo�jo ve� kot 1 MW/leto. Nameš�ena je bila testna inštalacija fotonapetostnih sistemov v vulkanski opazovalnici na Havajih. Na tržiš�u se je pojavilo podjetje BP. Arco Solar je zgradil 105,6-kilovatni sistem v ameriški zvezni državi Utah. V sistemu so uporabili module



14/66

proizvajalcev Motorola, Arco Solar in Spectrolab. Leta 1981 je Nasa za�ela postavljati ve� sistemov za potrebe napajanja hladilnikov za cepiva na 30 lokacijah po svetu (projekt je bil kon�an leta 1984). Istega leta je vzletel Solar Challenger, letalo, ki ga je napajala son�na energija. V nakupovalnem centru Square Shopping Center v Lovingtonu, so zgradili sistem z mo�jo 90,4 kW z moduli proizvajalca Solar Power Corp. Podoben sistem so zgradili za potrebe Beverly High School, Beverly. Zgrajen je bil tudi 10,8-kilovatni sistem za razsoljevanje morske vode v Jeddi v Savdski Arabiji. (Vir: http://www.pvresources.com/si/zgodovina.php). Ustanovljeno je bilo podjetje Helios Technology, najstarejši evropski proizvajalec son�nih celic. Svetovna proizvodnja je leta 1982 presegla 9,3 MW. Istega leta je podjetje Solarex ustanovilo Solarex Aerospace Division. Na konferenci na Dunaju je Nasa Lerc predstavila testni primer oskrbe zemeljske satelitske sprejemne postaje in javne razsvetljave. Volkswagen pa je pri�el testirati fotonapetostne module na strehi vozil z mo�jo 160 W za zagon vozil. Solarex je svoje proizvodne prostore v Fredericku opremil s FN-sistemom na strehi z mo�jo 200 kW. Podjetje Arco Solar je v Hisperii zgradilo 1 MW FN-elektrarno z moduli na skupno 108 dvoosnih sledilnih stojalih. (Vir: http://www.pvresources.com/en/history.php) 2.6. Nastanek najve�jih svetovnih proizvajalcev Podjetji Energy Conversion Devices Inc. (ECD) in Canon Inc. sta leta 1990 osnovali skupno podjetje za proizvodnjo son�nih celic United Solar Systems Corp. (Vir: http://www.pvresources.com/en/history.php) Istega leta je podjetje Siemens kupilo Arco Solar in osnovalo podjetje Siemens Solar Industries. Solar Energy Research Institute (SERI) se je preimenoval v National Renewable Energy Laboratory (NREL). Leto pozneje, 1991., se je podjetje BP Solar Systems preimenovalo v BP Solar International (BPSI) in postalo samostojna enota v okviru koncerna British Petroleum. Leta 1992 je bil na Antarktiki nameš�en sistem z mo�jo 0,5 kW za potrebe laboratorija, razsvetljave, osebnih ra�unalnikov in mikrovalovne pe�ice. Patentirana je bila silicijeva son�na celica z 20-odstotnim izkoristkom. Leta 1994 se je na internetu s svojo stranjo pojavil National Renewable Energy Laboratory (NREL), pomembna ustanova s podro�ja obnovljivih virov



15/66

energije iz ZDA. DOE je v Braziliji postavil ve� testnih sistemov za potrebe agrikulture, lokalnih šol, bolnišnic, razsvetljave, �rpanja vode. ASE GmbH iz Nem�ije je z nakupom tehnologije Mobil Solar Energy Corporation ustanovilo podjetje ASE Americas Inc. Leta 1995 je bil ustanovljen prvi mednarodni fond za pospeševanje komercializacije FN-sistemov in pri�el s podporo projektov v Indiji. Svetovna banka in indijska agencija za obnovljive vire energije sta sponzorirali projekte v sodelovanju s podjetjem Siemens Solar. Leta 1996 je podjetje BP Solar kupilo proizvodne zmogljivosti APS v Kaliforniji in napovedalo komercialno proizvodnjo celic iz kadmijevega telurida. 2.7. Nastanek ve�jih delniških družb v Evropi Predvsem v Nem�iji posamezna podjetja, ki se ukvarjajo s fotonapetostnimi sistemi in drugimi obnovljivimi viri energije, že vstopajo na borzo. Združevanje kapitala v Nem�iji je privedlo do nastanka velikih podjetij s podro�ja fotovoltaike. Zanimivo je, da vanje denar vlaga tudi Bill Gates (Microsoft). (Vir: http://www.pvresources.com/en/history.php) V letih 2000 in 2001 se je mo�no pove�ala proizvodnja na Japonskem. Sharp in Kyocera sta vsak zase izdelala mo�nostne module, ki so ustrezali letni porabi v Nem�iji kot najzahtevnejšem evropskem tržiš�u. Tudi Sanyo ni zaostajal veliko za njima. Eksperimentalno letalo Nase Helios je 13. avgusta 2001 uspešno prestalo testni polet v stratosfero in doseglo višino 30 km. (Vir: http://www.pvresources.com/images/helios-pic 10a.jpg) Prvi ve�ji z omrežjem povezani fotonapetostni sistemi so bili v Evropi zgrajeni že pred ve� kot 15 leti. Za razliko od samostojnih sistemov fotonapetostne elektrarne ne shranjujejo energije v akumulatorje, ampak jo oddajajo neposredno v omrežje. Najve� izkušenj z na�rtovanjem in gradnjo tovrstnih sistemov imajo v Nem�iji, Švici, Italiji in na Nizozemskem. V teh državah se lahko pohvalijo tudi z najve� instalirane mo�i fotonapetostnih sistemov. Podjetja Shell Solar, Geosol in WestFonds so v Espenhainu pri nemškem mestu Leipzig uradno odprla najve�jo, 5-megavatno son�no elektrarno. Sestavljena je iz 33.500 solarnih modulov, ki so postavljeni na 21,6 hektara velikem zemljiš�u. Elektrarna v vrednosti 22 milijonov evrov naj bi z



16/66

elektri�no energijo oskrbovala okoli 1800 gospodinjstev in za okoli 3700 ton letno zmanjšala emisije ogljikovega dioksida. Nekdaj industrijsko mesto Espenhain leži približno 30 kilometrov južno od Leipziga in je bilo v �asu Nemške demokrati�ne republike (NDR) znano po obremenjevanju okolja. Zdaj se tam razteza futuristi�na pokrajina: na 21,6 hektara velikem zemljiš�u je postavljenih 33.500 solarnih modulov na filigransko izdelanih ogrodjih iz robinijevega lesa. Med solarnimi moduli se razteza jezero, v katerem so se že udoma�ili labodi in race. Slika 5 prikazuje son�no elektrarno v Espenhainu z mo�jo 5 MW.

Slika 5: Son�na elektrarna v Espenhainu z mo�jo 5 MW. ( Vir: http://www.pvresources.com/en/top.php) 2.8. Razvoj fotonapetostnih elektrarn v Sloveniji V Sloveniji je bilo pred kratkim ustanovljeno podjetje grozd Son�ne elektrarne. Osnovna naloga grozda je razviti sodelovanje ustanov, ki jih kljub raznolikosti lahko združi razvoj perspektivnega trga proizvodnje opreme in elektri�ne energije. To podjetje naj bi se preimenovalo v skupno podjetje Son�ne elektrarne, d. o. o., ki bi lahko uresni�ilo postavitev ve� megavatnih son�nih elektrarn. Realno se lahko postavi vsaj 3,5 MW son�nih elektrarn, kar bi pomenilo pomembno spodbudo za slovensko industrijo in razvoj trga v Sloveniji, predvsem pa tudi pomemben prispevek pri proizvodnji elektri�ne energije. (Vir: http://slo-pv.uni-lj.si)



17/66

Osnovni cilji, ki jih želijo dose�i, so:

• usmerjen razvoj doma�e znanosti, znanj in specializirane opreme,

• odprava ovir za ve�jo uporabo son�ne energije v Sloveniji,

• vzpostavljanje novega, perspektivnega trga za opremo son�nih elektrarn in proizvodnjo elektri�ne energije v Sloveniji,

• skupno pridobivanje doma�ih in tujih partnerjev za nastope na ve�jih trgih v tujini.

Leto postavitve SE 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Son�ne elektrarne (v kW) 50 100 200 300 400 800 1.600

Kumulativna mo� (v kW) 50 150 350 650 1.050 1.850 3.450

Tabela 1: Predvidena dinamika vlaganja v son�ne elektrarne v Sloveniji.

(Vir: http://www.gvizobrazevanje.si)

2.9. Uporaba fotonapetostnih sistemov Energija sonca je najbolj obetajo� vir energije za nove generacije. Sonce sije že okrog 5 milijard let in bo mirno (brez okvar) sijalo še vsaj toliko �asa. Vsak dan zemlja od sonca prejme ve� energije, kot je �loveštvo porabi v vsem letu. Fotonapetostni sistemi so dobra rešitev za celo kopico primerov, ne glede na lokacijo. V uporabi so tudi visoko v Himalaji in na Antarktiki. Prvi fotonapetostni sistemi so z elektriko oskrbovali satelite in pozneje orbitalne postaje v vesolju. Danes jih uporabljamo v najrazli�nejših primerih in okoliš�inah. Pogosto jih uporabljamo na podro�jih, kjer ni na voljo javnega elektri�nega omrežja, vedno pogosteje pa se gradijo tudi v urbanih okoljih. Fotonapetostni sistemi so dobra rešitev ne glede na to, kje oskrbo z elektriko potrebujemo. Veliki sistemi, povezani z javnim omrežjem Son�ne celice niso nikakršne igra�e, ampak gradniki veliki sistemov – fotonapetostne elektrarne niso tako nobena redkost ve�. Ve�ji fotonapetostni sistemi v svetu že dalj �asa uspešno obratujejo v Italiji, Gr�iji, Nem�iji, na Nizozemskem, v ZDA in drugod. (Vir: http://www.pvresources.com/si/arhiv)



18/66

Fotonapetostni sistemi, integrirani v zgradbah V tuji angloameriški literaturi bomo za takšne sisteme našli besede Building Integrated Photovoltaic (zelo pogosto so s kratico BIPV). Fotonapetostni sistemi so vgrajeni v zgradbo že v fazi gradnje objekta, za kar je potrebno predhodno skrbno na�rtovanje sistema in sodelovanje strokovnjakov ve� strok – arhitekture, gradbeništva in elektrotehnike. Glede na to, kje oziroma kako so vgrajeni v fasado ali streho zgradbe, lo�imo ve� vrst sistemov:

• sistemi, ki so dodani na fasado naknadno,

• sistemi, ki so sestavni del fasade,

• sistemi, ki so sestavni del strehe,

• sistemi, ki služijo tudi kot sen�ila. V prvem primeru gre za sisteme, ko fotonapetostne module dodamo na fasado, potem ko je ta že narejena. V takšnih primerih gre za sisteme, ki obi�ajno zavzemajo del južne fasade in so tudi manjših mo�i (obi�ajno do nekaj kW). Tam, kjer so fotonapetostni sistemi sestavni del fasad, so ve�krat izvedeni z moduli, ki so delno prosojni, tako da prepuš�ajo svetlobo tudi v objekt. Na voljo so moduli razli�nih barv, kar puš�a domišljiji sposobnega arhitekta prosto pot, tako da lahko re�emo, da tako na�rtovane zgradbe dajejo pojmu arhitektura nov pomen. Sistemi, ki so sestavni del strehe, so lahko izdelani iz fotonapetostnih modulov, ki služijo na delu strehe ali na celotni strehi tudi kot kritina. (Vir: http://www.pvresources.com/si/moduli.php) Posebna izvedba so sistemi, kjer so moduli nameš�eni kot žaluzije, ki obenem služijo kot okenska sen�ila, in lahko, �e sistem seveda to omogo�a, spreminjamo naklonski kot ter vplivamo na stopnjo sen�enja in izkoristek fotonapetostne pretvorbe. Takšnih sistemov se je v zadnjem �asu oprijelo ime Shadow-Voltaic. Najboljše rezultate dosežemo s sistemi, ki so na�rtovani z upoštevanjem principov pasivne solarne gradnje in z uporabo fotonapetostnih sistemov, ki so vgrajeni bodisi v fasado ali streho. V takšnih primerih so moduli ve�inoma delno prosojni, tako da prepuš�ajo tudi del naravne svetlobe, ki služi za osvetljevanje prostorov. (Vir: http://www.agencija-poti.si/si/izobrazevanje)



19/66

Uporaba fotonapetostnih sistemov v izjemnih razmerah Manjši fotonapetostni sistemi so zelo dober vir elektri�ne energije ob najrazli�nejših katastrofah. V primeru obsežnejših poškodb zgradb in infrastrukture na obmo�jih, ki so jih prizadeli potresi, orkanski veter, poplave, požari in druge nesre�e, lahko fotonapetostne sisteme uporabljamo kot vir elektri�ne energije za lokalne za�asne ambulante, šole in druge porabnike. Uporaba takšnih sistemov je odvisna od okoliš�in, vsekakor pa je treba že vnaprej na�rtovati, kakšne sisteme potrebuje dolo�eno okolje ob katastrofi. Veliko delo morajo pri tem opraviti lokalna skupnost oziroma ustrezne vladne ustanove. Še posebej je to pomembno pri katastrofah velikih razsežnosti, saj ustrezne koli�ine zahtevane opreme v takšnih primerih ni lahko hitro zagotoviti, zato mora biti le-ta pripravljena vnaprej. Za uporabo v nerazvitih predelih in v izjemnih razmerah so bile razvite razli�ne rešitve. Eden od primerov je waterpps – sistem za pripravo pitne in sanitarne vode, ki ga napajajo son�ne celice. Zagotavljanje oskrbe s pitno in sanitarno vodo je danes ena temeljnih nalog; ve� kot 1,3 milijarde ljudi nima neposrednega dostopa do �iste pitne vode. Solar-Fabrik AG in Fraunhoferjev inštitut iz Freiburga sta skupaj razvila sistem za �rpanje in pripravo pitne in sanitarne vode z imenom waterpps. Sistem �rpa in pre�iš�uje vodo iz cistern, površinsko vodo ali podtalnico v pitno in sanitarno vodo. Voda je filtrirana z mikrofiltrom brez uporabe kemikalij. (Vir: http://www.pvresources.com/images/disaster-pic03.jpg), (Vir: http://www.pvresources.com/images/disaster-pic04.jpg), Letala, ki jih poganjajo son�ne celice Helios je zasnovan kot ultralahko letalo za potrebe sodobnih komunikacij, ki lahko poleti v velike višine (stratosfera). Razvilo ga je podjetje AeroVironment Inc. iz Kalifornije v okviru programa ERAST (Environmental Research Aircraft and Sensor Technology). V poskusnem poletu je doseglo višino 30 km, na�rtovan cilj pa je ve�dnevni polet na višini okrog 15 km. �e bo testiranje uspešno, bi letalo lahko delno nadomestilo komunikacijske satelite, in to ob bistveno nižjih stroških.



20/66

Protihrupne ovire Protihrupne ovire, katerih sestavni del so fotonapetostni moduli, so dober na�in prepre�evanja hrupa in jih v Švici uspešno uporabljajo že od leta 1989. (Vir: http://www.pvresources.com/si/arhiv/pvovire.php) Rešitev so kmalu povzele nekatere druge države. Tovrstna tematika je postala tudi ena od tem raziskovalnih projektov Evropske unije. (Vir: http://www.pvresources.com/si/arhiv/pvovire.php) Glede na potek avtoceste, lego ograje, njeno višino in glede na vplive okoliških faktorjev so možne razli�ne izvedbe protihrupnih ograj s fotonapetostnimi moduli. Napajanje telekomunikacijskih naprav Veliko telekomunikacijskih sistemov je na lokacijah, ki so sicer težko dosegljive, še posebej ob slabšem vremenu in pozimi. Zanesljivost delovanja napajalnega sistema mora biti za ve�ino telekomunikacijskih (oddajniki, repetitorji, pretvorniki itn.) in signalizacijskih naprav (svetilniki, cestnoprometna in železniška signalizacija itn.) skoraj stoodstotna, kar je tudi eden od razlogov za uporabo fotonapetostnih sistemov za napajanje, tudi �e so naprave priklju�ene na elektri�no omrežje. Javna razsvetljava Najpogosteje se javna razsvetljava, napajana s son�nimi celicami, uporablja v odro�nih predelih, kjer ni na razpolago javnega elektri�nega omrežja. Okoljevarstveno ob�utljiva obmo�ja Negativne vplive gradnje daljnovodov na okolje lahko v okoljevarstveno ob�utljivih podro�jih prepre�imo z uporabo fotonapetostnih sistemov za oskrbo porabnikov z elektriko. Uporaba fotonapetostnih sistemov v medicini Fotonapetostni sistemi so zelo primerni v nerazvitih predelih za oskrbo bolnišnic z elektri�no energijo. Fotonapetostni sistemi služijo kot izvor elektrike za razsvetljavo, napajanje sterilizatorjev, hladilnikov za zdravila in cepiva, klimatskih naprav in drugih porabnikov. Najve� takšnih sistemov deluje v razli�nih afriških državah. Ve�krat so sistemi kombinirani z dizelskimi



21/66

generatorji, ki poskrbijo za zadostno koli�ino energije za rentgenske naprave, operacije in druge zahtevnejše primere. Drugi zanimivi primeri uporabe Fotonapetostne sisteme lahko uporabimo tudi za oskrbo naftnih ploš�adi ali podobnih porabnikov. Enostavni primeri uporabe so napajanje parkirnih ur oziroma avtomatov za parkiranje. Pogosto so takšni sistemi, ko ni na razpolago son�nega sevanja, kombinirani z vetrnimi ali dizelskimi generatorji za oskrbo z elektriko.



22/66

3. OVIRE IN PROBLEMI PRI IZKORIŠ�ANJU SON�NE ENERGIJE ZA PROIZVODNJO ELEKTRI�NE ENERGIJE Izkoriš�anje son�ne energije za proizvodnjo elektri�ne energije je aktualna tema tudi v Sloveniji. Pri nas se na podro�ju varstva okolja in narave že vrsto let sre�ujemo z ovirami, ki onemogo�ajo u�inkovito delo in odlo�anje pri gradnji son�nih elektrarn. Te ovire bi lahko strnili v dva sklopa, in sicer:

• splošne ovire in

• ovire tehni�ne narave. 3.1. Splošne ovire Gradnjo son�nih elektrarn lahko prikažemo v 10 korakih, in sicer:

KORAK DEJAVNOST

1 ODLO�ITEV ZA IZGRADNJO (velikost in zunanji videz postavitve elektrarne) 2 PROJEKTNI POGOJI ZA PRIKLJU�ITEV V ELEKTRI�NO OMREŽJE – DISTRIBUCIJSKO PODJETJE

3 IZDELAVA PROJEKTNE REŠITVE PRIKLJU�ITVE – PROJEKTANT

4 SOGLASJE ZA PRIKLJU�ITEV 5 IZBIRA IZVAJALCA 6 POSTAVITEV SON�NE ELEKTRARNE – IZVAJALEC 7 POGODBA O PRIKLJU�ITVI 8 PRIKLJU�ITEV ELEKTRARNE 9 PRIDOBITEV STATUSA KVALIFICIRANEGA PROIZVAJALCA – MINISTRSTVO

10 POGODBA O PRODAJI ELEKTRI�NE ENERGIJE

Tabela 2: Izgradnja son�ne elektrarne v 10 korakih. (Vir: Navodila Elektro Gorenjske za priklju�itev son�nih elektrarn na distribucijsko omrežje in zakon o graditvi objektov)



23/66

Najve�je splošne ovire in težave pri gradnji son�nih elektrarn bi lahko strnili v naslednje to�ke:

• dolg in zapleten postopek za pridobitev soglasja za priklju�itev v elektri�no omrežje (glej tabelo 2),

• ovire za status kvalificiranega proizvajalca (postopek pridobivanja statusa je zapleten, dolgotrajen in nepotreben; celo za elektrarno 1 kWp status podeljuje odgovorni minister za energetiko, pri �emer se zastavlja vprašanje u�inkovitosti javnih služb),

• podpora za višjo zagotovljeno odkupno ceno kWh je predvidena samo za male son�ne elektrarne do mo�i 36 kW,

• odkupna cena ve�je son�ne elektrarne je nerazumno nizka (samo 15,46 SIT/kWh), odkupne cene se znižajo za 5 % po 5 letih in dodatnih 5 % po 10 letih delovanja,

• arhitekturne ovire,

• tradicionalen pristop k na�rtovanju,

• dolgi postopki pri izbiri dobavitelja – javni razpisi,

• pomanjkljivo izobraževanje in znanje o možnosti integracije son�nih elektrarn v objekte.

3.2. Tehni�ne ovire Najpogostejše tehni�ne ovire pri izgradnji son�ne elektrarne so:

• izbira lokacije modulov son�ne elektrarne,

• možnost postavitve son�nih celic ob upoštevanju primernega naklonskega kota,

• izbira ustreznega dobavitelja. 3.2.1. Son�no obsevanje in izbira lokacije modulov Slovenija ima zaradi velikega števila son�nih dni kljub srednje visoki zemljepisni širini velike možnosti za izrabo son�nega sevanja, tako za proizvodnjo toplote kot tudi elektri�ne energije.



24/66

3.2.2. Son�no obsevanje na obmo�ju Slovenije Meritve son�nega obsevanja izvajajo le na nekaj merilnih mestih in še tam so ponekod potekale neredno. Rezultati meritev so zaradi tega na razpolago le za omejeno število merilnih mest v Sloveniji, za ostale kraje pa so bili izra�unani s pomo�jo interpolacijskih metod. Pri dolo�anju vrednosti son�nega obsevanja za lokacije, za katere ni na razpolago tabeliranih vrednosti, si pomagamo z rezultati najbližjih sosednjih merilnih mest oziroma z rezultati merilnih mest z enakimi ali zelo podobnimi podnebnimi zna�ilnostmi. Slika 1: Tipi�ne vrednosti son�nega obsevanja v Sloveniji (Vir http/www.fs.uni-lj.si/opet/si/zelena-elektrika.htm)

Slika 6: Grafi�ni prikaz son�nega obsevanja. (Vir: http://www.gvizobrazevanje.si)

3.2.3. Izbira lokacije Izbira primerne lokacije je prvi korak pri na�rtovanju in gradnji fotonapetostnega sistema. Še tako skrbno na�rtovan solarni sistem ne bo deloval zadovoljivo, �e bo lokacija slabo izbrana. Poleg izbire same lokacije, ki naj bo izbrana tako, da bo vsak dan med 9. in 15. uro kar najmanj osen�ena, moramo za natan�nejšo dolo�itev lastnosti solarnega sistema poznati tudi vrednosti son�nega obsevanja. Najboljši izkoristek dosežemo, �e module namestimo pod dolo�enim kotom. Pravilna izbira naklonskega kota in orientacija, sta pri fotonapetostnih modulih veliko bolj pomembna parametra

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Wh/

m2 n

a da

n

Ljubljana (299m )Maribor (275m )Kredarica (2514m )Koper (0m )



25/66

kot pri sprejemnikih son�ne energije. Nastavljanje orientacije in (predvsem) naklonskega kota fotonapetostnih modulov med letom lahko skupni prispevek tako pridobljene elektri�ne energije zve�a od 10 do 30 % (v krajih z visokimi vrednostmi son�nega obsevanja lahko tudi nekaj ve�). Pri nameš�anju fotonapetostnih modulov težimo za tem, da je vpadno son�no sevanje �im bolj pravokotno na površino modula, kar pomeni ve�ji izkoristek fotonapetostne pretvorbe. Pri namestitvi fotonapetostnih modulov veljajo strožji kriteriji kot pri namestitvi sprejemnikov son�ne energije. Module moramo usmeriti kar se le da v smeri sever–jug oziroma v smeri, iz katere prejemamo najve� son�nega sevanja. Izogibati se moramo osen�enim mestom, ki za namestitev fotonapetostnih modulov niso primerna. Za ovrednotenje potenciala son�nega obsevanja za lokacije v Evropi obstaja posebno programsko orodje (PV Potencial Estimation Utility). (Vir: http://www.pvresources.com/en/location.php) 3.2.4. Naklon in orientacija fotonapetostnih modulov Pravilna izbira naklonskega kota in orientacija sta pri fotonapetostnih panelih veliko bolj pomembna parametra kot pri sprejemnikih son�ne energije. Za namestitev fotonapetostnih panelov veljajo naslednja splošna priporo�ila:

• doseganje najve�je izhodne mo�i poleti: naklon fotonapetostnih panelov naj bo enak geografski širini – 15 ° (30 °),

• doseganje najve�je izhodne mo�i pozimi: naklon fotonapetostnih panelov naj bo enak geografski širini + 15 ° (max. + 20°).

(Vir: http://www.pvresources.com/si/naklon-modulov.pdf) Pri majhnih sistemih lahko panele, �e je to seveda možno, namestimo tako, da njihovo lego spreminjamo štirikrat letno, in sicer:

• marca namestimo son�ne celice pod naklonom, ki je enak geografski širini;

• maja naklon popravimo na geografsko širino – 10 °;

• septembra ponovno namestimo son�ne celice pod naklonom, ki je enak geografski širini;

• novembra pa naklon korigiramo na geografsko širino + 10 °.



26/66

S takšnim nameš�anjem son�nih celic dosežemo maksimalni izkoristek fotonapetostnega sistema vse leto. (Vir: http://www.pvresources.com/si/naklon-modulov.pdf) V zadnjem �asu se namesto klasi�ne montaže panelov odlo�amo za poseben sistem sledenja soncu, kar pove�uje proizvodnjo elektri�ne energije. (Vir: http://www.mfe.si/ae/

3.2.5. Izbira opreme

Na tržiš�u se zadnja leta pojavlja veliko ponudnikov opreme in naprav za izkoriš�anje son�ne energije za proizvodnjo elektri�ne energije. Izbira prave opreme je težka, ker je znanja premalo, pa tudi strokovnjakov s poznavanjem nove tehnologije ni veliko. 3.3. Kriti�na analiza in sprejemanje odlo�itve Glede na vse ovire, ki jih sre�ujemo pri izkoriš�anju son�ne energije za proizvodnjo elektri�ne energije, se nam odpira mnogo vprašanj in zahtev:

• ali smo ustrezno organizirani, da premostimo vse ovire, kajti samo primerna organizacija podjetja bo dala optimalne rezultate;

• ali smo kadrovsko sposobni uresni�iti projekt son�ne elektrarne; �e sami nismo, kje naj poiš�emo nove sposobne kadre, ki bi jih lahko vklju�ili v projekt;

• kakšne finan�ne u�inke nam bo projekt prinesel in ali smo ga sposobni tudi financirati;

• ali smo sposobni poiskati primerne tehni�ne rešitve. Kljub vsem oviram in pomislekom se je Elektro Gorenjske po tehtnem premisleku odlo�il, da bo uresni�il pilotni projekt prve son�ne elektrarne na Gorenjskem, in sicer v okviru na novo ustanovljenega h�erinskega podjetja Gorenjske elektrarne, d. o. o.



27/66

3.4. Hipoteza

Na Gorenjskem je možno izpeljati ve� pilotnih projektov son�nih elektrarn, posebno še v kombinaciji z hidroelektrarnami (He Sava Kranj, He Soteska, He Dav�a, HE Pristava, He Lomš�ica, He Savica, He Mojstrana, He Sorica). Prav tako nam ponujajo izredne lokacije za postavitev son�nih elektrarn razdelilne transformatorske postaje (Rtp Zl.polje, Rtp Primskovo, Rtp Medvode, Rtp Trži�, Rtp Jesenice), kakor tudi upravna stavba Elektro Gorenjske in obrata Žirovnica).



28/66

4. IZGRADNJA SON�NE ELEKTRARNE 4.1. Na�rtovanje organizacije projekta in umestitev projekta v podjetje Skladno z vizijo na novo ustanovljenega podjetja Gorenjske elektrarne, da se okrepi dejavnost novogradenj in proizvodnje elektri�ne energije iz obnovljivih virov in postane prepoznaven proizvajalec elektri�ne energije iz obnovljivih virov na okolju prijazen na�in, se je vodstvo podjetja odlo�ilo, da bo zgradilo prvo son�no elektrarno na Gorenjskem. Po opredelitvi aktivnosti za projekt son�ne elektrarne, zaporedja, trajanja, ljudi in stroškov je treba dolo�iti in opredeliti razmerja med ljudmi. Organizacija projekta identificira odnose med udeleženci, poleg tega pa je osnova za prikaz obveznosti, odgovornosti in avtoritete posameznih udeležencev projekta. Organizacija mora obsegati samo organizacijsko strukturo, matriko odgovornosti in vse udeležence z razmerji med njimi. Matrika odgovornosti prikazuje povezavo med delovnimi nalogami in odgovornostjo posameznega zaposlenega za njihovo izvedbo. Razmerja med udeleženci prikazujejo vse povezave med vodjem projekta in udeleženci znotraj in zunaj projekta. Udeležencev v projektu je veliko, med najpogostejše pa štejemo:

• naro�nik projekta, ki opredeli namen in cilje projekta,

• investitor,

• vodja projekta, katerega glavna naloga je usklajevanje sodelovanja poslovnih funkcij projekta,

• vodja projekta, ki opravlja na�rtovanje, uveljavljanje in nadziranje projekta,

• projektni tim, ki ima glavno funkcijo pri neposrednem izvajanju vseh projektnih aktivnosti,

• zunanji dobavitelji, ki po potrebi sodelujejo pri posameznih aktivnostih.



29/66

Posebna pozornost velja umestitvi projekta v organizacijo podjetja. Obstajajo tri glavne organizacijske strukture za organiziranost projektnega dela:

• projekt kot del funkcijske organizacije,

• �ista projektna organizacija in

• matri�na organizacija. V nadaljevanju so natan�no obrazložene. 4.1.1. Projekti kot del poslovnofunkcijske organizacije Gre za tradicionalno organiziranost podjetja po posameznih funkcijah. Gre za hierarhi�no oziroma navpi�no organizacijo, v kateri se izvajajo predvsem manjši projekti, ki od zaposlenih zahtevajo, da del �asa sodelujejo v enkratnih dejavnostih. Projekt se v tako organizacijo lahko umesti kjer koli, odvisno od projektne rešitve, posamezni oddelki pa nato sodelujejo pri izvajanju projektnih aktivnost. Po navadi je izvedba projekta dodeljena posamezni poslovni funkciji ali štabu. Bistvene prednosti take organizacije:

• je enostavna in izjemno fleksibilna, kar pomeni, da lahko projekte hitro ustanavljamo in ukinjamo in ni treba formalno spreminjati organizacijske strukture,

• posamezni strokovnjaki lahko sodelujejo pri razli�nih projektih so�asno, ker niso razporejeni k enemu projektu s polnim delovnim �asom,

• posamezniki lahko napredujejo, ker formalno še vedno sodijo v poslovnofunkcijsko enoto, kjer opravljajo svoje redne naloge,

• jasno sta dolo�eni odgovornost in avtoriteta znotraj posameznega oddelka, ki sodeluje v projektu.



30/66

Bistvene slabosti take organizacije:

• ni jasno dolo�ena odgovornost za projektno rešitev, ker so posamezni poslovnofunkcijski deli odgovorni zgolj za svoje opravljene naloge oziroma aktivnosti,

• lahko se pojavita tekmovalnost in konflikt med posameznimi funkcijskimi oddelki, ker vsak poslovnofunkcijski del želi prikazati svoj del naloge kot klju�en in najpomembnejši.

4.1.2. �ista projektna organizacija �eprav je podobna poslovnofunkcijski organizaciji, je dejansko njeno nasprotje. Vsi organizacijski deli so usmerjeni v izvajanje projektnih aktivnosti. Obstaja pa še vedno poslovnofunkcijski del, ki izvaja naloge, skupne vsem projektom. Zna�ilna je za organizacije, ki izvajajo velike in ve�je število projektov. Oblikujejo se projektne skupine, ki imajo zna�ilnosti poslovnofunkcijskih oddelkov. Glavne prednosti te organizacije so:

• vodja projekta ima polno oblast in odgovornost za posamezen projekt,

• komunikacija med vodjo projekta in ne�lanom tima je zelo u�inkovita, saj je projektni vodja neposredno nadrejen posameznim �lanom, ki mu odgovarjajo za opravljene aktivnosti,

• vsi �lani poro�ajo in odgovarjajo zgolj vodji projekta, pri �emer ne more prihajati do izgovorov, da morajo opravljati še kakšno drugo delo,

• zaradi centralizacije odgovornosti je odlo�anje hitro, saj je vodja projekta tisti, ki odlo�a o vseh klju�nih zadevah,

• organiziranost je enostavna za razumevanje. Glavne slabosti pa so:

• v primeru ve� projektov lahko prihaja do podvajanja nalog in s tem neu�inkovite rabe virov, ker med posameznimi projekti dostikrat ni u�inkovitega pretoka informacij,



31/66

• ne ponuja stalne zaposlitve; podjetje se lahko odlo�a za »uporabo« pogodbenih izvajalcev za izvajanje posameznega projekta, kar pomeni, da ob slabem oziroma nenatan�nem poro�anju pogodbenega izvajalca projekta o opravljenem delu ni pretoka znanja in izkušenj.

4.1.3. Projektno-matri�na organizacija Razvita je bila kot poskus kombinacije prve in druge, pri �emer se je skušalo izogniti slabostim prvih dveh. Obstaja vrsta razli�ic glede na to, ali je bolj podobna funkcijski ali �isti projektni organizaciji. Gre za za�asno strukturo, ki odgovarja potrebam posameznega projekta. Sodelujo�i pri projektu so del funkcijskih organizacijskih enot in so za�asno dodeljeni k aktivnostim, ki jih je treba opraviti v okviru nekega projekta. Bistvene prednosti projektno-matri�ne organizacije pa so:

• jasno dolo�ena odgovornost za izvedbo projekta leži na vodji projekta, tako kot v �isti projektni organizaciji,

• dober pretok informacij v podjetju, saj je veliko komunikacij med zaposlenimi pri razli�nih projektih in v razli�nih poslovnofunkcijskih delih podjetja,

• povezava s podjetjem kot celoto zagotavlja konsistentnost uporabe standardov podjetja pri posameznih projektih, saj posamezniki, ki delajo v razli�nih poslovnofunkcijskih delih, tam poznajo standarde in jih uporabljajo ter prenašajo delo v posameznih projektih,

• odzivnost na potrebe strank oziroma naro�nikov je dobra, saj projektni vodje komunicirajo neposredno s posameznim naro�nikom.

Bistvene slabosti take organizacije so:

• kompleksnost, ki jih posamezniki slabše razumejo,

• dvojna odgovornost – zaposleni hkrati odgovarjajo dvema vodjema,

• odzivni �asi zaposlenih so slabši.



32/66

Z ustanovitvijo novega podjetja se je postavila tudi nova organizacijska oblika. Po prou�itvi vseh možnih oblik organiziranja podjetja se je na osnovi bistvenih prednosti, ki so prevladale nad slabostmi, uvedla projektno-objektna matri�na organizacija podjetja Gorenjske elektrarne, d. o. o. S projektno-matri�no organizacijo smo dosegli povezavo dobrih lastnosti funkcijske in projektne strukture. V funkcijski organizacijski strukturi so zajeti vse znanje in sposobnosti ter sredstva, ki jih potrebujemo v takšni organizaciji, medtem ko v projektnoorganizacijsko strukturo vklju�ujemo samo tiste vire, ki jih potrebujemo. Vodja projekta na�rtuje, dolo�a cilje, skrbi za ekonomiko, medtem ko funkcijski vodja skrbi za metode dela in izvajalce. Projektni del organizacije smo raz�lenili na posamezne projekte, tako da je nova organizacijska oblika podjetja Gorenjskih elektrarn, d. o. o., projektno-objektna matri�na organizacija.



33/66

4.1.4. Projektno-objektna matri�na organizacija Gorenjskih elektrarn

Slika 7: Oblika projektne organizacije Gorenjskih elektrarn, d. o. o. (Vir: Gospodarski na�rt Gorenjskih elektrarn, d. o. o. za leto 2005) 4.2. �loveški viri v projektih izgradnje son�nih elektrarn Kadrovanje pri projektnem delu se bistveno razlikuje od kadrovanja v redno linijsko delo. Vodje projektov vodijo �lane projekta in so odgovorni, da bo projekt izveden kakovostno, pravo�asno in s �im manjšimi stroški. Zaposleni, izbrani za delo pri projektu, morajo izpolnjevati vrsto strokovnih zahtev, predvsem pa je izpostavljeno timsko delo, ki je bistveno za delo pri projektih.

PRO

JEK

TN

A O

RG

AN

IZA

CIJ

A

OBRATOVANJE VZDRŽEVANJE IN INVESTICIJE

UPRAVNI POSTOPKI

VODSTVO PODJETJA

PROJEKT I

PROJEKT II

PROJEKT III

PROJEKT IV



34/66

Tim je majhno število ljudi z dopolnilnimi (komplementarnimi) znanji oziroma veš�inami, ki so zavezani skupnemu cilju in pristopu dela z vzajemno odgovornostjo. Gradnja tima ni proces, ki bi se lahko zgodil �ez no�, temve� traja od za�etka do konca projekta. Gre za proces preoblikovanja skupine posameznikov z (morda) razli�nimi interesi, ozadji in strokovnimi znanji v u�inkovito delovno mesto. �e želimo ustvariti tim, ki bo izvajal nalogo tako, kot smo si jo zastavili, moramo biti pri izbiranju posameznikov pozorni ne samo na njihova znanja, sposobnosti, spretnosti, itd., temve� tudi na njihovo osebnost. Za razvoj tima veljajo naslednje zakonitosti:

• oblikovanje – to je zbiranje posameznikov za tim,

• konflikti, kjer prihaja do prvih nasprotij zaradi razli�nih interesov posameznikov,

• gradnja – to je poenotenje ciljev posameznikov v okviru tima,

• izvajanje je faza, ko je tim najbolj u�inkovit in ni ve� konfliktnih situacij,

• lo�itev pomeni konec projektnih aktivnost. Vsak �lovek s svojo odgovornostjo pripomore h gradnji tima in ima v njem neko nalogo. 4.2.1. Postavitev projektnega tima Z odlo�bo direktorja se je v skladu z metodami in tehnikami projektnega dela ustanovil projektni tim za izgradnjo son�ne elektrarne v naslednji sestavi:

• vodja projektnega tima; vodja službe za investicije in vzdrževanje,

• �lani projektnega tima, ki so razporejeni v tim samo del delovnega �asa, ostali �as pa so na svojem delovnem mestu (dejavnosti).

Tim sestavljajo po en delavec iz vsake službe. Zaradi omejenih kadrovskih virov ni možna delna prerazporeditev ve�jega števila delavcev v projektni tim.



35/66

4.3. Financiranje in ekonomska analiza Na ekonomi�nost fotonapetostne elektrarne vplivajo trije osnovni elementi:

• lokacija elektrarne,

• velikost son�nega obsevanja,

• ustrezna orientiranost solarnih panelov. V Sloveniji je možno dose�i približno tiso� (1.000) obratovalnih ur letno (kot navaja Franko Nemec s Fakultete za strojništvo). Elektrarna dela v resnici ve� ur letno, vendar ne z nazivno mo�jo. Obratovalne ure dobimo tako, da celotno letno proizvedeno energijo delimo z nazivno mo�jo elektrarne. Specifi�na investicija je visoka glede na druge energetske vire. Tako tudi zvišanje odkupnih cen na 89,67 SIT/kWh (do 36 kW mo�i son�ne elektrarne) še vedno ne omogo�a zadostno kratkih vra�ilnih dob, ki jih želijo investitorji. Ekonomika solarnih elektrarn je relativno dobra, saj je vra�ilna doba do 36 kW mo�i okoli 16 let. Son�no obsevanje na Primorskem je najve�je v Sloveniji in tam son�ne elektrarne dosežejo višje število obratovalnih ur. To pomeni znižanje vra�ilne dobe investicije na okoli 14 let. Na oddaljenih podro�jih z manjšo porabo elektrike, kjer bi bila investicija za izgradnjo elektri�nega omrežja relativno visoka, se investicija v solarno elektrarno obi�ajno pokaže kot ekonomsko upravi�ena naložba.



36/66

SOLARNA ELEKTRARNA

ENOTA do vklju�no 36 kW nad 36 kW

Specifi�na investicija SIT/kWp 1.400.000 1.200.000

Letna proizvodnja kWh/kW 1.000 1.000

Cena SIT/kWh 89,67 15,46

Spec. letni prihodek SIT/kW 89.670 15.460

Spec. letni stroški % prihodkov 3,5 % 5 %

Enostavna vra�ilna doba

leta 16 82

Tabela 3: Ekonomski kazalci investiranja za povpre�no raven obsevanja v Sloveniji. (Vir: http//www.gvizobrazevanje.si) Analiza celotnih življenjskih stroškov fotonapetostnih sistemov temelji na dolo�anju vseh stroškov sistema v njegovi celotni življenjski dobi. Rezultat je vsota vseh na�rtovanih finan�nih izdatkov, nakupa, inštalacije in vzdrževanja med delovanjem sistema v podanem obdobju pod dolo�enimi mejnimi pogoji. Na za�etku je treba posamezne stroške identificirati in jih nato v izra�unih ustrezno upoštevati. Primer enostavne definicije ekonomske analize: Zelo pomembna ugotovitev je, da so fotonapetostni hibridni sistemi najcenejša rešitev za oskrbo z elektri�no energijo pod 15.000 kWh/leto. 4.3.1. Nepovratne subvencije Nepovratne subvencije za son�ne elektrarne dodeljuje Agencija za u�inkovito rabo in obnovljive vire energije (AURE).

Celotni stroški = za�etna investicija + stroški obratovanja Za�etna investicija = na�rtovanje + montaža + nabava Stroški obratovanja = vzdrževanje + popravila + izmenjava + transport itn.



37/66

AURE je v letu 2005 z nepovratnimi sredstvi spodbujala izvedbo investicijskih ukrepov za izrabo obnovljivih virov energije v gospodinjstvih (Ur. list RS, št. 15–16/2005). Za izveden fotonapetostni sistem za proizvodnjo elektrike, nameš�en v skladu z veljavnimi predpisi, je znašala višina nepovratnih sredstev 40 % cene sistema, vendar najve� 600 SIT/Wp vgrajenih modulov son�nih celic (FN modulov) oziroma 500.000 SIT za celoten sistem. AURE dodeljuje tudi nepovratna sredstva za spodbujanje investicijskih projektov za izrabo obnovljivih virov energije za pravne osebe in samostojne podjetnike posameznike. Višina nepovratnih sredstev za postavitev avtonomnih elektrarn na sonce je v letu 2004 znašala: 30 % upravi�enih stroškov investicije oziroma 40 % upravi�enih stroškov investicije, �e investicija v celoti zadosti oskrbo z elektri�no energijo. 4.4. Tehni�na realizacija projekta 4.4.1. Lokacija son�ne elektrarne Lokacija prve fotonapetostne elektrarne v našem podjetju je na krajevnem nadzorništvu Radovljica. Gre za izredno zanimivo lego objekta kakor tudi lokacije, saj je objekt nadzorništva v lasti Elektro Gorenjske. Ostrešje je

obrnjeno proti jugu, naklonski kot je 30 °, poleg objekta je RTP Radovljica, kar pomeni, da je kabelska povezava do omrežja kratka. Glede na izkušnje, ki jih imamo, je lokacijsko in gradbeno dovoljenje za postavitev fotonapetostnega sistema v urbanih središ�ih najlaže pridobiti na že zgrajenih objektih. V tem primeru so torej strehe objektov, ki izpolnjujejo zgoraj naštete pogoje o primerni orientaciji in naklonu, najustreznejše lokacije.

4.4.2. Pogoji za priklju�itev elektrarne v distribucijsko omrežje

Sekven�ni diagram nam prikazuje pogoje priklju�itve fotonapetostne elektrarne v distribucijsko omrežje (slika 8).



38/66

Slika 8: Sekven�ni diagram priklju�itve fotonapetostne elektrarne v distribucijsko omrežje.

(Vir: Pravilnik o priklju�itvi fotonapetostne elektrarne v distribucijsko omrežje in zakon o graditvi objektov.)



39/66

Pogoji za priklju�itev elektrarne

• Vloga za projektne pogoje, za izdelavo PZI (50. �len ZGO-1 Ur. l. št. 110/02), se naslovi na pristojno distribucijsko podjetje. V vlogi morajo biti podani osnovni podatki o predvideni fotonapetostni elektrarni ter dokazilo o lastništvu objekta, na katerega se postavlja fotonapetostna elektrarna.

• Referent za soglasja v službi za energetsko na�rtovanje v sodelovanju s službo za zaš�ito in obratovalne meritve, z dispe�ersko službo ter s službo za merjenje el. energije pripravi projektne pogoje. Rok za pripravo je približno 15 dni. V projektnih pogojih mora biti podan na�in priklju�itve v distribucijsko omrežje, merilne in zaš�itne naprave, na�in obratovanja, potrebne oja�itve omrežja ipd. Upoštevana morajo biti navodila za priklju�evanje in obratovanje elektrarn inštalirane elektri�ne mo�i do 10 MVA (GIZ, maj 2001).

• Pri izdelavi PZI mora investitor projektant upoštevati vse projektne pogoje:

� meritve prevzete in oddane el. energije, � nazivno napetost, frekvenco, � maksimalno proizvodno mo�, � izklop v primeru izpada napetosti na omrežju ter

sinhronizacija na omrežje skladno z navodili upravljavca operaterja omrežja (pogoj za paralelno obratovanje z distribucijskim omrežjem),

� vse veljavne standarde, tehni�ne predpise, ukrepe varstva pri delu itn.

• Vloga za izdajo soglasja za priklju�itev mora vsebovati: � osnovne podatke o fotonapetostni elektrarni

(priklju�na mo�, leto priklju�itve, lokacija itn.), � PGD, PZI, � upravne koleke in takso (po ZUT).

• Referent za izdajo soglasja pregleda popolnost vloge, skladnost projekta fotonapetostne elektrarne s projektnimi pogoji, skladnost z organizacijskim predpisom o pregledu projektne dokumentacije zunanjega izvora, elektroenergetske pogoje,



40/66

tehni�ne pogoje (lo�ilno mesto, sti�no mesto, merilno obra�unsko mesto). �e je vloga nepopoln, jo je treba dopolniti. �e pa je vloga popolna, izda soglasje za priklju�itev.

• Referent izda soglasje za priklju�itev na osnovi 71. �lena energetskega zakona (Ur. l. RS št. 54/2000), uredbe o splošnih pogojih za dobavo in odjem el. energije (Ur. l. RS št. 117/2002) ter zakona o splošnem upravnem postopku (Ur. l. RS št. 80/99, 70/00). Rok za izdajo soglasja za priklju�itev je 14 dni. Skupaj s soglasjem se pošlje dopis za izdajo vloge o priklju�itvi v distribucijsko omrežje.

• Pred priklju�itvijo sledi pregled priklju�ka in izdelava obratovalnih navodil. �e priklju�ek izpolnjuje vse pogoje, se sklene pogodba o priklju�itvi, s katero se uredijo medsebojna razmerja po 22. �lenu uredbe o splošnih dobavnih pogojih za dobavo in odjem el. energije (pla�ilo priklju�ka, izvedba priklju�ka, premoženjska vprašanja, vzdrževanje priklju�ka itn.).

• Po pridobitvi soglasja je treba skleniti pogodbo o dobavi in odjemu elektri�ne energije. Predhodno je treba pridobiti licenco, energetsko dovoljenje in urediti pravni status za kvalificiranega proizvajalca ter mese�no izstavljanje ra�unov.

4.4.3. Navodilo za priklju�evanje in obratovanje elektrarn inštalirane elektri�ne mo�i do 10 MVA

Elektrarne so razvrš�ene v razli�ne skupine glede na:

• mo�,

• vrsto generatorja,

• napetostno raven generatorja,

• napetostno raven vklju�itve v distribucijsko omrežje,

• na�in obratovanja.



41/66

Fotonapetostna elektrarna Radovljica spada:

• po mo�i v skupino do vklju�no 36 kVA,

• po vrsti generatorja med stati�ne elektroenergetske pretvornike,

• po nazivni napetosti med nizkonapetostne generatorje – nazivna medfazna napetost do 1 kV (praviloma 0,4 kV),

• napetostna raven vklju�itve je nizkonapetostno omrežje – nazivna medfazna napetost 0,4 kV,

• elektrarna paralelno obratuje v distribucijskem elektroenergetskem omrežju s stalno ali ob�asno oddajo energije v omrežje.

Skladno z navodili za priklju�itev in obratovanje elektrarn inštaliranih mo�i do 10 MVA je našo elektrarno mogo�e priklju�iti na dva na�ina. Sti�no mesto elektrarne je hišni priklju�ek dovoda 0,4 kV, na katerega so priklju�eni tudi drugi odjemalci (slika 9). Slika 9: Sti�no mesto elektrarne je hišni priklju�ek dovoda 0,4 kV, na katerega so priklju�eni tudi drugi odjemalci. (Vir: Tehni�na dokumentacija elektrarne.)

TP SN /0,4 kV NN omrežje

G 0,4 kV

lastna poraba



42/66

Priklju�itev elektrarne je izvedena s samostojnim vodom na izvod NN-razdelilca transformatorske postaje (TP) 20/0,4 kV (slika 10). Slika 10: Sti�no mesto elektrarne je samostojni vod v hišni priklju�ek dovoda 0,4 kV, na katerega so priklju�eni tudi drugi odjemalci. (Vir: Tehni�na dokumentacija elektrarne.) Fotonapetostna elektrarna Radovljica je priklju�ena s samostojnim vodom na izvod NN-razdelilca TP SN/0,4 kV. Elektri�na energija, ki jo elektrarna predaja v distribucijsko elektroenergetsko omrežje, mora biti takšne kakovosti, da obratovanje ostalih odjemalcev na tem omrežju v nobenem primeru ni moteno. Zato se za kriterij kakovosti uporabljajo dolo�ila splošnih pogojev za dobavo in odjem elektri�ne energije, ki vklju�ujejo dolo�ila standarda SIST EN 50160. 4.4.4. Osnovni tehni�ni podatki elektrarne Fotonapetostni sistem za paralelno obratovanje z omrežjem sestavljajo solarni generator mo�i 16.275 W, trije omrežni razsmerniki nazivne mo�i 6 kW ter zaš�itne in merilne naprave. Solarni generator Solarni generator je sestavljen iz solarnih modulov, ki svetlobno energijo son�nega obsevanja s pomo�jo fotoefekta neposredno pretvorijo v enosmerno elektri�no napetost in tok. Omrežni razsmerniki pretvorijo

TP SN /0,4 kV NN omrežje

G

0,4 kV lastna poraba



43/66

enosmerno napetost in tok v izmeni�ne vrednosti ter opravijo sinhronizacijo z javnim NN-elektri�nim omrežjem. Proizvedeno elektri�no energijo prek števca elektri�ne energije oddajajo v javno elektri�no omrežje. Solarni generator je sestavljen iz 93 solarnih modulov. Mo� posameznega solarnega modula je 175 W, tako da skupna mo� solarnega generatorja ob polnem son�nem obsevanju 1000 W/m2 znaša 16.275 W. Solarni generator je sestavljen iz treh polj s po 31 solarnimi moduli. Vsako polje solarnih modulov napaja en omrežni razsmernik. Solarni moduli Solarni moduli so nameš�eni na streho s pomo�jo nosilne konstrukcije iz nerjave�ega jekla. Povezani so s strelovodno zaš�ito. Obrnjeni so proti jugu in nagnjeni pod kotom 30º, kar zagotavlja zadovoljivo proizvodnjo elektri�ne energije na letni ravni. Vsako polje solarnega generatorja je preko DC-odklopnikov in prenapetostne zaš�ite povezano z omrežnim razsmernikom. Omrežni razsmerniki Omrežni razsmerniki pretvarjajo enosmerno napetost, ki jo proizvedejo solarni moduli, v izmeni�no napetost sinusne oblike, ki je sinhronizirana z napetostjo javnega elektri�nega omrežja, hkrati pa opravljajo tudi nalogo spojiš�a solarnih modulov. Na vsako fazo NN-omrežja je priklju�en en razsmernik. Na izmeni�ni strani ima razsmernik vgrajeno podnapetostno, prenapetostno, podfrekven�no in nadfrekven�no zaš�ito, na enosmerni strani pa zaš�ito pred previsoko napetostjo solarnega generatorja. V omarici je dodatna zaš�ita, za katero poskrbi kontrolnik prisotnosti vseh treh linijskih napetosti in je povezan z dvopolnimi kontaktorji, ki odklopijo izmeni�ne izhode vseh razsmernikov iz omrežja v primeru izpada katere koli faze. Razsmernik je prek komunikatorja RS232 in modema povezan z osebnim ra�unalnikom, ki s pomo�jo programske opreme meri proizvedeno elektri�no energijo. Izmeni�ni izhod razsmernika je prek merilno-lo�ilnega mesta povezan z NN-razdelilcem lastne rabe v RTP Radovljica, kjer je izvedena povezava na javno elektri�no omrežje.



44/66

Fotonapetostni moduli Fotonapetostni moduli tipa shell solar ultra 175 so izdelani iz visoko u�inkovitih celic iz monokristalnega silicija powermax in omogo�ajo optimalno proizvodnjo elektri�ne energije iz son�ne v vseh sevalnih pogojih. Solarni moduli shell solar ultra 175 so posebej na�rtovani za fotonapetostne sisteme, ki delujejo vzporedno z javnim elektri�nim omrežjem. Solarni modul obsega 72 zaporedno povezanih celic iz monokristalnega silicija velikosti 125 x 125 mm. Najve�ja izhodna mo� solarnega modula je 175 W pri izhodni napetosti 35 V. Kaljeno steklo odli�no zaš�iti solarni modul pred vplivi okolja, kot sta to�a in led, hkrati pa odli�no prepuš�a vpadlo svetlobo k son�nim celicam. Solarni modul je obdan z okvirjem iz eloksiranega aluminija, kar zagotavlja dobro mehansko robustnost. Slika 8 nam prikazuje fotonapetostni modul shell solar ultra 175 in njegove dimenzije.

Slika 11: Fotonapetostni modul shell solar ultra 175 in njegove dimenzije. (Vir: http://www.pvresources.com/si/moduli.php)

Dimenzije



45/66

4.4.5. Zaš�ita fotonapetostnega sistema Pri izbiri primerne zaš�ite je treba posebno pozornost posvetiti zaš�iti pred udarom strele in prenapetostmi, pri tem pa moramo paziti, da ne izni�imo ukrepov za zaš�ito pred elektri�nim udarom, ki je vsekakor pomembnejša. Zaradi širine problematike podajam samo skico postavitve son�ne elektrarne na streho hiše, na kateri je prikazana izvedba ustrezne prenapetostne zaš�ite fotonapetostnega sistema in zaš�ite pred udarom strele (slika 12).

Slika 12: Prikaz izvedbe prenapetostne zaš�ite fotonapetostnega sistema in zaš�ite pred udarom strele. (Vir: http://www.zrmk.si/oddelki/energija/sse.htm)

Zaš�ita pred udarom strele

Zaš�ita fotonapetostnega

sistema

Ozemljitveni sistem



46/66

4.4.6. Delovanje ob izpadu javnega elektri�nega omrežja Ob izpadu javnega elektri�nega omrežja razsmerniki onemogo�ajo oto�no obratovanje in nemudoma prekinejo delovanje, kar prepre�i napetost na vodnikih elektri�nega omrežja in zagotavlja varno delo na njem. 4.4.7. Sistemski nadzor in diagnostika Nadzor nad delovanjem sistema je bistvenega pomena za optimalno proizvodnjo elektri�ne energije, varnost fotonapetostnega sistema in zagotavljanje dolge življenjske dobe vseh komponent. 4.4.8. Prenos podatkov po elektri�nih vodih Prenos informacijskih signalov med razsmernikom in kontrolno enoto ali ra�unalnikom je izveden s pomo�jo priklju�itve podatkovnih vodnikov na elektri�ne vode. Razsmerniki morajo biti opremljeni z modemom. 4.4.9. Prenos podatkov po lo�enih podatkovnih vodnikih Kjer je elektri�no omrežje podvrženo visokofrekven�nim motnjam, je komunikacija med omrežnimi razsmerniki in kontrolno enoto ali ra�unalnikom izvedena po lo�enih podatkovnih vodnikih. 4.4.10. Komunikacija RS485 V omrežjih, kjer pri�akujemo znaten medsebojni vpliv ve�jega števila omrežnih razsmernikov, izvedemo komunikacijo s pomo�jo komunikatorja RS485, kot je prikazano na sliki 13.

Slika 13: Prenos podatkov preko komunikacije RS 485 (Vir: http:/www.zrmk.si/oddelki/energija/sse.htm)



47/66

4.4.11. Zaš�ita med FE Radovljica in distribucijskim omrežjem Za nemoteno paralelno delovanje se mora na lo�ilnem mestu med fotonapetostno elektrarno in distribucijskim omrežjem vgraditi odklopnik, na katerega bodo delovale dve zaš�itne naprave : podnapetostni rele: tripolni, nastavljiv od 70 do 100 % Un, t = 0–6 sekund, prenapetostni rele: tripolni, nastavljiv od 100 do 120 % Un, t = 0–6 sekund. Vse zaš�itne naprave na lo�ilnem mestu pa morajo biti vgrajene v omarici s klju�avnico upravljavca distribucijskega elektroenergetskega omrežja. 4.4.12. Merilno in lo�ilno mesto Merilno mesto Na merilnem mestu se izvajajo meritve in registracija oddane delovne energije. V ta namen se namesti trifazni elektronski števec MT 851 v kombinaciji s komunikatorjem P2S, ki je priklju�en na analogno telefonsko linijo. Merilni in komunikacijski del je zaš�iten s prenapetostnimi odvodniki razreda B2. Slika 14: Trifazni tri sistemski kvadrati�ni elektronski števec in komunikator. (Vir: Prospekt Iskra Emeco.)



48/66

Lo�ilno mesto Oprema lo�ilnega mesta omogo�a ro�ni vklop in odklop ter avtomatski odklop elektrarne iz omrežja v primeru delovanja elektri�ne zaš�ite. Za napetostno zaš�ito se namesti trifazni nadzorni rele OPH3W, ki omogo�a okenski nadzor trifazne napetosti. Merilni tokokrogi releja so š�iteni s 6-amperskimi inštalacijskimi odklopniki. Za enostavnejše umerjanje napetostne zaš�ite so merilne napetosti priklju�ene prek lo�ilnih napetostnih sponk. Vklop odklopnika je ro�en – prek ro�ice na vratih omare, �e napetostna zaš�ita ne deluje. Ro�ni izklop odklopnika je prek ro�ice na vratih omare. Na lo�ilno mesto se montira odklopnik ABB TMAX T2N, ki ustreza nazivnemu in kratkosti�nemu toku. Odklopnik ima vgrajeno elektronsko pretokovno in kratkosti�no zaš�ito ABB PR221DS-LS. 4.4.13. Lastna raba Razdelilnik lastne rabe služi napajanju naslednjih porabnikov: 2 enofazni vti�nici za premi�ne porabnike, ventilator, glavna in zasilna razsvetljava. Razdelilnik je napajan enofazno iz razsmernikov. Posamezna veja je š�itena z inštalacijskim odklopnikom B6. V omarici razdelilnika je montiran enofazni dvotarifni števec elektri�ne energije z dajalnikom impulzov s konstanto 1200 imp/kWh. Dajalnik impulzov je povezan s komunikatorjem P2S, kjer se vrši registracija porabljene energije. V razdelilniku je vgrajena tudi prenapetostna zaš�ita telefonske linije za komunikacijo s kontrolno enoto. 4.4.14. Proizvodnja elektri�ne energije FE Radovljica Proizvodnja elektri�ne energije je pogojena s son�nim obsevanjem in lego fotonapetostnih modulov. Elektrarna je poskusno za�ela obratovati 11. 4. 2005. V tabeli 4 so prikazani dnevni podatki (v kWh) proizvodnje elektri�ne energije od samega za�etka obratovanja do konca avgusta 2005.



49/66

dan\mesec April 2005 Maj 2005 Junij 2005 Julij 2005 Avgust 2005

1. 0,00 93,99 49,28 0,00 88,79 2. 0,00 59,68 100,43 0,00 66,31 3. 0,00 36,24 66,16 0,00 16,86 4. 0,00 65,79 73,46 0,00 42,91 5. 0,00 32,38 21,50 3,40 89,10 6. 5,32 73,49 70,69 102,98 74,00 7. 24,41 59,30 41,83 60,66 17,51 8. 11,18 91,32 79,53 23,38 91,68 9. 3,79 32,06 42,62 39,75 95,91 10. 10,76 27,48 68,57 57,06 89,65 11. 7,63 78,03 63,01 23,98 32,00 12. 8,99 102,91 31,53 17,04 25,66 13. 25,64 90,07 52,36 1,20 73,62 14. 61,73 42,76 47,95 0,00 56,40 15. 68,12 42,03 64,19 0,00 42,86 16. 24,93 44,27 53,58 0,00 36,20 17. 76,56 37,89 61,77 0,00 27,86 18. 44,84 41,55 60,28 2,84 56,16 19. 33,72 73,08 71,98 69,97 75,22 20. 31,05 103,65 98,09 70,50 45,42 21. 43,41 99,15 61,13 53,82 10,46 22. 103,81 80,04 78,42 64,86 25,62 23. 85,90 52,74 87,85 40,04 54,05 24. 32,39 75,55 81,77 82,00 77,76 25. 22,11 99,51 89,83 68,31 78,17 26. 66,81 99,57 74,42 67,54 7,62 27. 78,16 97,43 78,72 89,09 22,19 28. 85,53 96,20 85,41 91,09 19,14 29. 53,74 92,99 45,49 88,51 69,45 30. 84,32 30,49 0,00 81,45 73,46 31. 10,26 53,59 67,54

VSOTA 1094,85 2061,90 1901,85 1253,06 1649,58

Tabela 4: Dnevna proizvodnja elektri�ne energije FE Radovljica v kWh. (Vir: Od�itani podatki števca na primopredajnem mestu.)



50/66

Proizvodnja el.en. FE Radovljica

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

�as [dan]

Pro

izvo

dnja

[kW

h] April

Maj

Junij

Julij

Avgust

Slika 15: Grafi�ni prikaz proizvodnje elektri�ne energije FE Radovljica. (Vir: Od�itani podatki števca na primopredajnem mestu.) 4.5. Navodila za obratovanje Vklop in zagon Fotonapetostni sistem lahko zaženemo, ko so izpolnjeni naslednji pogoji:

• pravilno priklju�eno izmeni�no omrežje,

• priklju�eni enosmerni dovodi (vse veje solarnih modulov), neuporabljeni DC-priklju�ki pa pokriti z zaš�itnimi kapami,

• pokrov ohišja trdno privit. Vklop FE Pred zagonom FE je treba vzpostaviti napetostno stanje v omarici razsmernikov, kar naredimo z ro�nim vklopom glavnega stikala na omarici priklju�no merilnega mesta. V trenutku, ko se na razsmernikih pojavi omrežna napetost, se izvrši sinhronizacija ter oddajanje elektri�ne energije v omrežje. Ob izpadu glavnih



51/66

varovalk v NN-razdelilcu lastne rabe v RTP Radovljica glavnega stikala ni mogo�e vklopiti, ker deluje podnapetostna zaš�ita. Vklop inštalacijskega odklopnika dovoda na omrežje Vklopimo inštalacijski odklopnik dovoda na omrežje. S pomo�jo stanja svetle�ih diod in spodnje tabele preverimo, ali je obratovalno stanje razsmernika SMC 6000 pravilno in brez motenj. V primeru, kot nam ga prikazuje spodnja slika, je bil zagon uspešen. Slika 16: Grafi�ni prikaz inštalacijskega odklopnika. (Vir: Tehni�na dokumentacija elektrarne.) Na omrežnem razsmerniku so svetle�e diode, namenjene signalizaciji stanja delovanja fotonapetostnega sistema. Obratovalna stanja razsmernika Razli�na obratovalna stanja razsmernika oz. fotonapetostnega sistema prikazujejo svetle�e (LED) diode na ohišju razsmernika. Posebej prvo leto je treba redno preverjati obratovalno stanje razsmernika – ob razli�ni mo�i son�nega obsevanja, razli�nih zunanjih temperaturah, razli�nih dnevnih obdobjih ipd. Obratovalna stanja razsmernika lahko razdelimo v tri kategorije:

• normalna obratovalna stanja,

• kriti�ne motnje v obratovanju,

• nekriti�ne motnje v obratovanju. Dokler zelena LED-dioda na ohišju razsmernika utripa ali je ugasnjena, je razsmernik v enem od normalnih obratovalnih stanj. �e gorijo vse tri LED-



52/66

diode, je razsmernik v fazi inicializacije, ki je prav tako normalno obratovalno stanje. Vsi ostali svetlobni signali govorijo o motnjah. Kriti�ne motnje v obratovanju Zaradi odli�nega varnostnega koncepta razsmernika je število kriti�nih motenj v delovanju zreducirano le na eno:

Vhodna napetost presega dovoljeno vrednost

Ob pojavu te napake se rumena LED-

dioda prižge za 5 sekund, ugasne za 3 sekunde, nato pa naredi 4 utripe v kratkih (sekundnih) intervalih. Koda se ponovi trikrat zapored. �e napaka ostane, se svetlobni signal ponovi.

Takoj odklopite FN generator od razsmernika, v nasprotnem primeru lahko pride do resnih poškodb razsmernika!

Slika 17: Grafi�ni prikaz kriti�nih motenj. (Vir: Tehni�na dokumentacija elektrarne.) Nekriti�ne motnje v obratovanju Vsi ostali signali, ki jih oddajajo svetle�e diode na ohišju razsmernika, prikazujejo nekriti�ne motnje v obratovanju sistema. Te obi�ajno ne pomenijo velike nevarnosti za ljudi. Da ne prihaja do izgub v proizvodnji elektri�ne energije, jih je treba �im prej najti in odpraviti. Kljub vsej previdnosti in dobri diagnostiki razsmernika še vedno obstaja možnost dodatnih napak, ki ne morejo biti prikazane s pomo�jo svetle�ih diod (npr. napaka v delovanju prikazovalnika), zato je potrebno spremljanje delovanja razsmernika v razli�nih stanjih obratovanja, kar je možno s



53/66

pomo�jo ra�unalnika prek komunikacijskih vmesnikov, vgrajenih v razsmerniku. Zaustavitev elektrarne Za zaustavitev elektrarne je treba izklopiti glavno stikalo na omarici priklju�no-merilnega mesta. Ob izpadu omrežne napetosti razsmernik nemudoma prekine delovanje, kar prepre�i napetost na vodnikih elektri�nega omrežja in zagotavlja varno delo na njem. Vzdrževanje razsmernika Omrežni razsmerniki SMA so na�rtovani tako, da zahtevajo minimalno vzdrževanje, saj so namenjeni tudi zunanji uporabi. Za zagotavljanje optimalnega donosa fotonapetostnega sistema je treba ob�asno preveriti normalno delovanje pri razli�nih mo�eh son�nega obsevanja (LED-diode ali s pomo�jo opcijskih komunikacijskih naprav). Razsmernik mora imeti vedno zagotovljeno ustrezno ventilacijo, pogostost �iš�enja ventilatorskih odprtin in ohišja razsmernika pa je odvisna od okoljskih razmer. Pri �iš�enju se ne sme uporabljati agresivnih, korozivnih in abrazivnih �istilnih sredstev. Preverjanje oddajanja toplote Oddajanje toplote je treba preveriti le, kadar zaznamo veliko pogostost obratovanja ventilatorja ali kadar je razsmernik pogosto v obratovalnem stanju »zniževanje mo�i«. Obratovanje ali neobratovanje razsmernika v na�inu zmanjšane mo�i je odvisno od okoliške temperature in od u�inkovitosti odvajanja toplote (ventilacija). �iš�enje ventilatorjev in ventilacijskih odprtin �e so ventilacijske odprtine le rahlo prašne, jih lahko o�istimo s sesalcem za prah. �e ventilatorji ostanejo prašni, jih z razsmernika odstranimo in o�istimo. Ventilatorji so nameš�eni na spodnji ploš�i razsmernika in jih lahko odstranimo po naslednjem postopku (razsmernik mora biti izklopljen):

• odstraniti 6 vijakov s spodnje ploš�e ohišja razsmernika,

• previdno odstraniti ploš�o z ventilatorja in odklopiti priklju�ne vodnike, ki vodijo v notranjost razsmernika,

• odstraniti priklju�ne konektorje ventilatorja,



54/66

• ventilatorji so skupaj s filtri in zaš�itnimi mrežicami na ploš�o pritrjeni s pomo�jo 4 matic, ki jih je treba odviti,

• �iš�enje ventilatorjev opraviti z mehko krpo. Uporaba naprav na stisnjen zrak (kompresor) lahko poškoduje ventilatorje.

Po kon�anem �iš�enju je treba ventilatorje namestiti v obratnem vrstnem redu. Paziti je treba na pravilen priklop (plus, minus) in po namestitvi preveriti njihovo delovanje. Dvakrat na leto je treba pregledati streho in odstraniti prah ter o�istiti fotonapetostne module. Tabela 5 periodi�nih kontrol in vzdrževanja nam podaja opise vzdrževalnih del in roke pregledov.



55/66

Rok Opis

Letno Splošno stanje celotne inštalacije: izolacije, vodnikov, kontakti, sledovi korozije

Letno Nadzor solarnih modulov: stekla, okvirji, priklju�ki Letno Nadzor ozemljitve in sistema zaš�itnih vodnikov Letno �iš�enje in preizkus delovanja razsmerniških

ventilatorjev Letno in po nevihtah

Stanje spojiš� in napetostnih zaš�it (indikatorji)

Ob�asno ob razli�nem oson�enju

Primerjava dejanske napajalne mo�i s pri�akovano; po potrebi nadzor posameznih vej

Vzdrževanje priklju�no-merilnega mesta Letno Umerjanje elektri�ne zaš�ite Letno Nadzor ozemljitve in sistema zaš�itnih vodnikov Letno in po nevihtah

Stanje prenapetostnih zaš�it (indiki)

Vzdrževanje ostalih naprav v razsmerniškem prostoru Letno �iš�enje prostora Letno Pred posegom izklju�itev inštalacijskega odklopnika F4

v razdelilcu LR; �iš�enje ventilatorskega kolesa; zategnitev vijakov med kolesom in pestom motorja; nadzor morebitnega nemirnega teka (vibracije) naprave

Letno Preverba delovanja varnostne razsvetljave (izklop avtomata F5 v razdelilcu LR)

Dvakrat letno: april, oktober

Fizi�no �iš�enje fotonapetostnih modulov

Tabela 5: Tabela periodi�nih kontrol in vzdrževanja. (Vir: Tehni�na dokumentacija elektrarne.)



56/66

4.6. Standardi in predpisi Predpisi Najpomembnejše naloge tehni�nega odbora TC 82, ki je bil ustanovljen leta 1981, so priprava mednarodnih standardov s podro�ja fotovoltaike oziroma pretvorbe energije svetlobe v elektri�no energijo in priprava standardov za posamezne elemente fotonapetostnih sistemov. Samostojne delovne skupine so na primer skupine za pripravo standardov s podro�ja terminologije, nekoncentrirnih modulov, sistemov, koncentrirnih modulov, shranjevanja energije itn. Zaradi zelo hitrega razvoja tovrstnih tehnologij v zadnjih letih �aka odbor v naslednjih letih veliko dela, najpomembnejša podro�ja, ki bodo zahtevala še posebej veliko pozornosti, pa so na primer predpisi s podro�ja razgradnje modulov, novih tankoplastnih tehnologij (CIS, CdTe), vplivov na okolje v povezavi z razgradnjo oziroma z novimi tankoplastnimi tehnologijami, obratovanja sistemov v ekstremnih razmerah in podobno. Splošni standardi V to skupino lahko razvrstimo vse standarde, ki se nanašajo na postopke merjenja son�nega obsevanja, kalibracijo merilnih inštrumentov in podobno. Ker slovenskih standardov nimamo, so navedeni angleški izrazi. Pri pomembnejših standardih je naveden tudi slovenski opis: ISO 9845-1, Solar energy – Reference solar spectral irradiance at the ground at different receiving conditions – Part 1: Direct normal and hemispherical solar irradiance for air mass 1,5 (Standard opisuje referen�ni model spektralne porazdelitve energije son�nega sevanja pri tleh v razli�nih razmerah):

• SIST EN 61725, analiti�ni izrazi za dnevne son�ne profile. Standardi, ki se nanašajo na son�ne celice in module Sem spadajo na primer standardi, ki predpisujejo merjenje karakteristik son�nih celic, testiranje son�nih celic, postopke izdelave, mehansko ali elektri�no testiranje fotonapetostnih modulov, merjenje U-I-karakteristik modulov in podobno:

• SIST EN 60891, Postopki za temperaturno in sevalno korekcijo izmerjenih karakteristik I-U fotonapetostnih generatorjev iz kristalnega silicija,



57/66

• SIST EN 60904-2, fotonapetostne naprave – 2. del: Zahteve za referen�ne son�ne celice (standard opisuje zahteve, ki jih mora izpolnjevati referen�na son�na celica), SIST EN 61277, Prizemni fotonapetostni (FN) sistemi za proizvodnjo energije – Splošno

in vodilo (podaja pregled zemeljskih fotonapetostnih sistemov in funkcionalnih elementov teh sistemov),

• SIST EN 61215, Prizemni fotonapetostni (FN) moduli s kristalnim silicijem – Ocena zasnove in odobritev tipa (podaja zahteve za FN module, ki se uporabljajo za namene na zemlji za dolgoro�no uporabo na prostem, kot je definirano po IEC 60721-2-1; nanaša se samo na kristalne module),

• SIST EN 61721, Odpornost fotonapetostnega (FN) modula proti poškodbam zaradi naklju�nega udarca (preskus odpornosti proti udarcu) (dolo�a zahteve, ki jih morajo izpolnjevati moduli v zvezi z mehansko odpornostjo na udarce),

• JRC-ISPRA 503, Qualification Test Procedures for Crystalline Silicon Photovoltaic Modules (dolo�a razli�ne zahteve, ki jih morajo pri testiranju izpolnjevati fotonapetostni moduli), SIST EN 61829, Fotonapetostno polje iz kristalnega silicija – Merjenje karakteristike I-U na mestu vgradnje (opisuje postopke za merjenje karakteristike modula s son�nimi celicami iz kristalnega silicija na kraju delovanja in postopke za dolo�anje karakteristik ob standardnih obratovalnih pogojih in izbranih temperaturah ali vrednostih son�nega sevanja iz izmerjenih podatkov).

Standardi, ki se nanašajo na fotonapetostne sisteme kot celoto Sem spadajo razli�ni standardi, ki predpisujejo na�ine spremljanja delovanja fotonapetostnih sistemov ali podajajo smernice za na�rtovanje in inštalacijo takšnih sistemov. Sem spadajo na primer varnostni predpisi, ki jih je treba upoštevati pri inštalaciji takšnih sistemov:

• SIST EN 61194, Zna�ilni parametri samostojnih fotonapetostnih (FN) sistemov (standard dolo�a glavne elektri�ne, mehanske in okoljske parametre, ki omogo�ajo opis in analizo delovanja samostojnih fotonapetostnih sistemov),



58/66

• SIST EN 50160, kakovost elektri�ne energije na prevzemno-predajnem mestu mora biti skladna z dolo�bami iz uredbe o splošnih pogojih za dobavo elektri�ne energije (Ur. l. RS št. 117/2002) in standardu SIST EN 50160,

• SIST EN 61724, Spremljanje zmogljivosti fotonapetostnega sistema –Smernice za merjenje, izmenjavo podatkov in analizo (priporo�eni postopki za nadzor karakteristik FN-sistemov, ki so povezane z elektri�no energijo, ter izmenjava in analiza zbranih nazornih informacij; namen standarda je podati smernice za skupno oceno delovanja fotonapetostnega sistema),

• SIST EN 61727, Fotonapetostni (FN) sistemi – Zna�ilnosti omrežnega vmesnika (standard dolo�a zahteve vmesnika med fotonapetostnim sistemom in javnim omrežjem in dolo�a tehni�ne zahteve, ki jih mora izpolnjevati takšna povezava),

• SIST EN 61683, Fotonapetostni (FN) sistemi – Pretvorniki mo�i – Postopki za merjenje u�inkovitosti (podaja smernice za merjenje u�inkovitosti naprav za konverzijo energije v samostojnih sistemih ali v sistemih, ki obratujejo paralelno z elektri�nim omrežjem; izhod obravnavanih naprav je lahko stabilna enosmerna napetost (DC/DC-konverterji) ali izmeni�na napetost stabilne frekvence (DC/AC-konverterji)),

• SIST TP IEC 61836, Son�ni fotonapetostni sistemi – Izrazi in simboli (predstavljeni so pojmi in simboli iz standardov IEC, ki se nanašajo na fotonapetostne sisteme).

Standardi, ki se nanašajo na druge elemente fotonapetostnih sistemov Standardi, ki spadajo v to skupino, se nanašajo na akumulatorje, elemente za prenapetostno zaš�ito in druge elemente fotonapetostnih sistemov, ki ne spadajo v nobeno od zgoraj omenjenih skupin:

• SIST EN 61173, Prenapetostna zaš�ita fotonapetostnih (FN) sistemov za proizvodnjo energije – Vodilo (podaja smernice za prenapetostno zaš�ito fotonapetostnih sistemov, tako za samostojne sisteme kot tudi za fotonapetostne sisteme, ki delujejo paralelno z elektri�nim omrežjem),

• IEC 61427, Secondary cells and batteries for solar photovoltaic energy systems – General requirements and methods of test (podaja splošne



59/66

informacije o zahtevah, ki jih morajo izpolnjevati akumulatorji v fotonapetostnih sistemih in tipi�ne metode testiranja za ugotavljanje lastnosti akumulatorjev; standard ne zajema specifi�nih informacij, kot so na�rtovanje zmogljivosti akumulatorjev, metode polnjenja akumulatorjev ali na�rtovanje FN-sistema).



60/66

5. ZAKLJU�KI IN PREDLOGI Vsekakor je son�na energija energija prihodnosti. S tehni�nega vidika prinaša uporaba in izkoriš�anje son�ne energije za proizvodnjo elektri�ne energije ugodne rešitve za mnoge pere�e težave. Son�na energija je okolju prijazna, saj med delovanjem ne povzro�a nobene emisije. V specialisti�ni nalogi smo prišli do naslednjih zaklju�kov, in sicer:

• gradnja son�nih elektrarn je vsekakor smiselna in dobrodošla, vendar pod nekaterimi pogoji:

o da se pred za�etkom projekta organiziramo skladno z metodami in s tehnikami projektnega dela,

o da razpolagamo s primernimi kadri, sicer jih je treba usposobiti glede na dokaj novo tehnologijo oziroma prepustiti ves postopek od pridobivanja upravne in tehni�ne dokumentacije do izgradnje za to usposobljenemu podjetju, kar pa prinese dodatne stroške,

o da razpolagamo z ustrezno lokacijo, kjer bomo namestili fotonapetostne module; �e le-te nimamo, se gradnja bistveno podraži in zaradi pove�anih stroškov v ve�ini primerov ni smiselna.

• z pilotnim projektom son�ne elektrarne Radovljica smo ugotovili in dokazali, da je izkoriš�anje son�ne energije za proizvodnjo elektri�ne energije v podjetju Elektro Gorenjska smiselno, saj razpolagamo z velikim številom ustreznih lokacij in tudi potrebnih kadrov,

• poleg konkretnih rezultatov (proizvodnja elektri�ne energije), pa smo z gradnjo elektrarne dosegli tudi nematerializirane u�inke kot so:

o ve�jo prepoznavnost in ve�ji ugled, saj pri svoji dejavnosti upoštevamo vplive na okolje in spodbujamo razvoj obnovljivih virov energije,

o z gradnjo son�nih elektrarn lažje uresni�ujemo naravnovarstvene cilje, kakršne med drugim predvideva tudi certifikat ISO 14001,



61/66

o z gradnjo pilotnega projekta son�ne elektrarne smo vzpodbudili tudi druge potencialne investitorje (npr. izgradnja son�ne elektrarne na strehi »hangerja« v Alpskem letalskem centru v Lescah) in

o z gradnjo son�ne elektrarne smo dodali tudi svoj delež (�eprav majhen) k pove�anju uporabe obnovljivih virov energije.

Predlogi:

• po možnosti vplivati na zakonodajalca, da poenostavi in skrajša upravne in druge postopke, ki bodo ugodnejši za samo izvedbo kot tudi za vklju�itev fotonapetostnih sistemov v distribucijsko omrežje,

• zaradi hitrega razvoja fotonapetostnih modulov in vse ve�je proizvodnje modulov cene le-teh strmo padajo, zato je smiselno z investicijo v son�no elektrarno nekoliko po�akati,

• �e se odlo�imo za gradnjo, je smiselna gradnja manjših sistemov do 36 kW, saj je cena za prodano kWh dokaj ugodna in znaša 89,67 SIT/kWh.



62/66

6. LITERATURA IN VIRI Knjige: Vuk, D. (2001), Investicijski management, Založba moderna organizacija, Kranj. Vila, A.; Kova�, J. (1997), Osnove organizacije in managementa, Založba moderna organizacija, Kranj. Aden,B.Meinel, Marjorie P. Meinel, Applied solar enery; An introduction, Jenny Nelson, The physics of solar cells, Zelena knjiga, Evropska strategija za trajnostno, konkuren�no in varno energijo, Perlin,J. (1999), From space to Earth, The St.Atec Pubsn, Sick, F.; Erge T. (1998), Photovoltaics in Build handbook for Arhitects and engineers, Hsieh, J.S., (1986), Solar Energy Engineering Mukund R., (2005), Wind and Solar Power System, Tiwari, G.T.,(2006), Solar energy, Dan Ramsey, (2006), Solar Power for Your Home, Steva Y.Strong, (2006), The Solar Electric House, Rex A.Erving, (2006), Go Solar, Pieper Adi, (2006), The Easy Guide to Solar Electric, second edition, Scott Aklar, (2005), Consumer Guide to Solar Energy, 3rd edition, Goswami, (2006), Principles of Solar Energy, Yui Sheng Hsieh, (2006), Solar Energy Engineering, Stephan Y.Fonash, (2006), Solar Cell Decice Physics, Christine P., (2006), Solar Power Poro�ila, interni dokumenti: Elektro Gorenjska – Gorenjske elektrarne ,(2005), arhiv tehni�ne dokumentacije. Gospodarski na�rt Gorenjskih elektrarn ,(2005), Gospodarski na�rt Elektro Gorenjske, d.d., (2006), Elektrotehniška zveza Slovenije, (2004), strokovna literatura s seminarja za pripravo za strokovni izpit iz elektrotehnike po zakonu o graditvi objektov. Miha Flegar, (2005), podatki o proizvedeni elektri�ni energiji FE Radovljica.



63/66

Peter Lavtar, (2005), elektroenergetski, pogoji za priklju�itev FE na distribucijsko omrežje. Navodila za priklju�evanje in obratovanje elektrarn inštalirane elektri�ne mo�i do 10 MVA, Kranj, maj 2001. Sistemska navodila za obratovanje distribucijskega omrežja za elektri�no energijo, predlog, maj 2005. Vuk Drago, (2001), Investicijska izgradnja, zapiski predavanj v študijskih letih 1990–1994, Založba moderna organizacija, Kranj. Tone Ljubi�, (1998), zapiski predavanj, Metode dela in projektnega vodenja. Spletne strani: http://www.pvresources.com/si/fotovoltaika.php (stran 1–5), 30. 7. 2006 http://www.pvresources.com/si/slovarcek.php (stran 8–21), 30. 7. 2006 http://www.gvizobrazevanje. si (stran 1–15 ), 10. 8. 2006 http://www.pvresoures.com/si/tehnologije.php (stran 1–13), 30. 7. 2006 http://www.pvresoures.com/si/lokacija.php (stran 1–8), 30. 7. 2006 http://www.pvresoures.com/si/soncnecelice.php (stran 5–9), 30. 7. 2006 http://www.pvresources.com/en/top.php (stran 1–5), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/si/moduli.php (stran 1–8), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/si/zgodovina.php (stran 1-5), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/en/history.php (stran 1-2), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/images/helios-pic 10ajpg (stran 1), 15. 8. 2006 http://www.slo-pv.uni-lj.si/ (stran 1), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/si/arhiv/veliki-sistemi.pdf (stran 1-5), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/si/moduli.php (stran 1-6), 15. 8. 2006 http://www.agencija-poti.si/si/izobrazevanje (stran 1), 15. 8. 2006 http://www.pvresources.com/si/pvovire.pdf (stran 1-4), 20. 8. 2006 http://www.pvresources.com/images/disaster-pic03.jpg (stran 1-5), 20. 8. 2006 http://www.pvresources.com/en/location.php (stran 2-4), 01. 9. 2006 http://www.pvresources.com/si/arhiv/naklon-modulov.php (stran 2-6), 02. 9. 2006 http://www.mfe.si/ac/ (stran 1), 15. 8. 2006 http://www.minet.si/sola/images/clanek-145 (stran 1-5), 15. 8. 2006



64/66

Priloga 1: Enopolna shema fotonapetostna elektrarna Radovljica

Slika 18: Enopolna shema fotonapetostne elektrarne Radovljica. (Vir: Tehni�na dokumentacija Gorenjskih elektrarn.)



65/66

Priloga 2: Seznam slik in tabel Seznam slik:

• slika 1: silicij – kristalna struktura-stran 6,

• slika 2: monokristalne son�ne celice, polikristalne son�ne celice-stran 10,

• slika 3: I-U-karakteristika son�ne celice-stran 10,

• slika 4: mo�nostna karakteristika son�ne celice-stran 11,

• slika 5: son�na elektrarna v Espenhainu z mo�jo 5 MW-stran-16,

• slika 6: grafi�ni prikaz son�nega obsevanja-stran 24,

• slika 7: oblika projektne organizacije Gorenjskih elektrarn-stran 33,

• slika 8: sekven�ni diagram priklju�itve fotonapetostne elektrarne v distribucijsko omrežje-stran 38,

• slika 9: sti�no mesto elektrarne je hišni priklju�ek dovoda 0,4 kV, na katerega so priklju�eni tudi drugi odjemalci-stran 41,

• slika 10: sti�no mesto elektrarne je samostojni vod v hišni priklju�ek dovoda 0,4 kV, na katerega so priklju�eni tudi drugi

odjemalci-stran 42,

• slika 11: fotonapetostni modul shell solar ultra 175 in njegove dimenzije-stran 44,

• slika 12: prikaz izvedbe prenapetostne zaš�ite fotonapetostnega sistema in zaš�ite pred udarom strele-stran 45,

• slika 13: prenos podatkov preko komunikacije RS 485-stran 46,

• slika 14: trifazni tri sistemski kvadrati�ni elektronski števec in komunikator-stran 47,

• slika 15: grafi�ni prikaz proizvodnje elektri�ne energije FE Radovljica-stran 50,

• slika 16: grafi�ni prikaz inštalacijskega odklopnika-stran 51,

• slika 17: grafi�ni prikaz motenj-stran 52, Seznam tabel:

• tabela 1: predvidena dinamika vlaganj v son�ne elektrarne v Sloveniji- -stran 17,



66/66

• tabela 2: izgradnja son�ne elektrarne v 10 korakih-stran 22,

• tabela 3: ekonomski kazalci investiranja za povpre�no raven obsevanja v Sloveniji-stran 36,

• tabela 4: dnevna proizvodnja elektri�ne energije FE Radovljica v kWh-stran 49,

• tabela 5: tabela periodi�nih kontrol in vzdrževanja-stran 55.

smotrnost uporabe sončne energije za proizvodnjo električne

Documents