Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania wybranych instalacji OZE

Transkrypt

1 Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania wybranych instalacji OZE dr inż. Izabela Piasecka Koło Naukowe Inżynierów OZE UTP Bydgoszcz

2 Udział OZE w światowej produkcji energii elektrycznej

3 Planowana i rzeczywista moc OZE w Polsce

4 Programy komputerowe wspomagające projektowanie i symulację działania instalacji OZE można podzielić na kilka podstawowych typów: Projektowe pozwalają dobrać typ i wielkość wszystkich elementów instalacji. Symulacyjne dające możliwość symulacji parametrów funkcjonowania instalacji. Bazy danych i programy narzędziowe. Zdarza się, że dany program łączy w sobie poszczególne funkcje stając się w ten sposób kompletnym środowiskiem projektowo-symulacyjnym. Często konkretni producenci z branży OZE udostępniają program dedykowany swoim produktom.

5 Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania instalacji energetyki wiatrowej

6 Na rynku istnieje wiele programów komputerowych umożliwiających symulację pracy pojedynczej siłowni wiatrowej lub całych turbozespołów. Umożliwiają one między innymi badanie parametrów obiektu technicznego, analizę warunków pracy czy wpływu na otoczenie, w jakim się znajdują. Przykładem mogą być oprogramowania: WindPRO, WindFarm, WAsP, WAT, WindFarmer.

7 WindPRO Dzięki modułom, w które wyposażony jest program możliwe jest obliczanie oraz analiza produktywności turbozespołów wiatrowych z uwzględnieniem strat energii, obliczenia oddziaływania akustycznego dla poszczególnych modeli siłowni wiatrowych, analiza wielkości migotania cienia czy analiza widzialności turbin w najbliższym otoczeniu. Program generuje także wizualizację oraz fotomontaż planowanych elektrowni, przy założeniu konkretnych modeli turbin wiatrowych.

8 WindFarm Przy jego użyciu możliwe jest: obliczenie długoterminowej prognozy prędkości wiatru, wydajności energii, modelowanie hałasu oraz analiza możliwości występowania efektu migotania cienia. Program umożliwia także wizualizację 3D zaprojektowanej farmy wiatrowej z realistycznym odwzorowaniem przestrzeni bez konieczności inwestowania w dodatkowe oprogramowania.

9 WAsP Program WAsP umożliwia analizę danych bez wcześniejszej obróbki, tworzenie danych do atlasu wiatru, szacunkowe obliczenia warunków wiatrowych oraz obliczenia potencjału wiatru. Zaimplementowane algorytmy zawarte w programie umożliwiają analizę przepływu wiatru na terenach zabudowanych lub z uwzględnieniem innych przeszkód. Topograficzny opis terenu pochodzi z map topograficznych, baz danych lub zdjęć satelitarnych (Google Earth). W pakiecie programu znajdują się narzędzia dzięki, którym możliwe jest dokonanie analizy danych wiatru, tworzenie map cyfrowych oraz ich edycja.

10 WAT Główną cechą WAT jest dokładna ocena analizy zasobów energii wiatru (zgodna z normami IEC). Warunki środowiskowe brane pod uwagę w ocenie to: skrajnie silny wiatr, nachylenie przepływu powietrza, pionowe uskoki wiatru, turbulencje i dodatkowe efekty, korekty w zależności od złożoności ukształtowania terenu. Ogólnym zadaniem jest wygenerowanie krzywych mocy w celu weryfikacji wydajności turbiny w miejscu instalacji.

11 WindFarmer WindFarmer jest obecnie na rynku jednym z najbardziej zaawansowanych narzędzi do projektowania oraz optymalizacji farm wiatrowych. Pełna wersja programu składa się z siedmiu modułów, do których należy: moduł podstawowy, moduł MCP+, moduł wizualizacji, moduł finansowy, moduł intensywności turbulencji, moduł elektryczny oraz moduł efektu migotania cienia. Rezultatem prac z udziałem tego specjalistycznego oprogramowania jest powstanie kompletnego, zintegrowanego studia projektowego umożliwiającego projektowanie farm wiatrowych o zwiększonej wydajności.

12 Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania instalacji energetyki słonecznej

13 Instalacje PV Instalacje solarne Instalacje PVT Instalacje słoneczne

14 Kolektorek Program Kolektorek 2.0 jest programem polskiego producenta, służy on do projektowania instalacji solarnych, a także daje możliwość doboru nie tylko kolektorów słonecznych, ale również pozostałych elementów instalacji solarnej tj.: pompy obiegowej, sterownika solarnego, armatury, izolacji, zasobnika. Program jest bardzo łatwy w obsłudze, posiada jednak mniejszą liczbę urządzeń w katalogach w porównaniu z innymi programami dostępnymi na rynku.

15 T*SOL T*Sol służy do projektowania i symulowania instalacji solarnych. Oprogramowanie pozwala projektować systemy wspomagania centralnego ogrzewania, ogrzewania basenu czy ogrzewania ciepłej wody użytkowej. Podstawowa wersja programu T*SOL przeznaczona jest do symulacji instalacji solarnych dla domów jednoi wielorodzinnych. Istnieje również wersja Pro oraz Ekspert. W wersji T*SOL Pro dodatkowo można projektować instalacje solarne dla systemów korporacyjnych, systemów ogrzewania wody basenów krytych, natomiast wersja T*SOL Ekspert nadaje się również do symulacji lokalnych sieci solarnych.

16 PV*SOL Oprogramowanie służy wyłącznie do projektowania instalacji fotowoltaicznych zarówno naziemnych, jak i dachowych. Na rynku dostępne są dwie wersje programu, standardowa PV*SOL oraz rozszerzona PV*SOL Premium. W wariancie Premium oprócz standardowej symulacji można pracować z obiektem 3D, istnieje możliwość bardzo zbliżonej do rzeczywistości symulacji zacienień spowodowanych przez wszelkie obiekty, poprzez modelowanie budynków oraz działek pod instalacje fotowoltaiczną, co pozwala na dokładniejsze wyliczenia uzysku energetycznego. W trybie 3D symulacja systemów przewiduje moce zainstalowane do 2 MW.

17 BlueSol 3.0 Program do projektowania systemów fotowoltaicznych. Pozwala na wykonanie całego procesu projektowania systemu PV, od wstępnej oceny wydajności, aż do wykonania dokumentacji projektowej. Posiada on standardowy interfejs Microsoft, przez co jest łatwy w użyciu i pozwala na szczegółowe zarządzanie systemem fotowoltaicznym. Modelowanie systemu PV pozwala na korzystanie z kreatorów lub bezpośredniego montażu, edycję programu przez drzewko kopiowania i wklejania oraz tworzenie własnych szablonów układu.

18 PV-Design Pro PV-Design Pro to pakiet służący do symulowania działania systemu fotowoltaicznego na podstawie danych godzinowych na okres jednego roku, w oparciu o wybrane przez użytkownika parametry klimatyczne i system projektowania. Wersja PV- DesignPro-S jest przeznaczona dla systemów autonomicznych z akumulatorami, a PV-DesignPro- G dla systemów podłączonych do sieci, bez magazynowania energii. Celem programu jest pomoc w projektowaniu systemu fotowoltaicznego poprzez dostarczanie dokładnych i szczegółowych informacji na temat prawdopodobnej mocy systemu oraz generowanie analizy finansowej proponowanego systemu.

19 Solarius-PV Solarius-PV jest oprogramowaniem przeznaczonym dla systemów fotowoltaicznych podłączonych do sieci. Posiada kalkulator projektu instalacji z instrukcją krok po kroku, opcje graficzne CAD, panele fotowoltaiczne mogą być automatycznie dobierane i pozycjonowane, możliwy jest również automatyczny wybór przetwornicy. Kreator poprowadzi użytkownika wzdłuż procesu projektowania instalacji PV, aby uzyskać możliwie najlepsze rozwiązanie techniczne i ekonomiczne. Solarius-PV oblicza wydajność systemu fotowoltaicznego oraz ocenia rentowność i okres zwrotu całego systemu PV.

20 Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania instalacji pomp ciepła

21 WP-OPT Umożliwia praktyczne i przyjazne projektowanie instalacji pomp ciepła dla potrzeb domów jedno- i wielorodzinnych. Techniczne parametry pompy ciepła, temperatura dolnego źródła, wymagania temperaturowe instalacji grzewczej wpływają na siebie wzajemnie w taki sposób, że trudno jest poprawnie prognozować warunki pracy oraz przeprowadzić kompleksową analizę ekonomiczną instalacji bez używania symulacji komputerowych. Za pomocą programu komputerowego WP-OPT, po wprowadzeniu danych dot. systemu grzewczego, można zasymulować ważne parametry pracy, takie jak: roczny współczynniki efektywności SCOP (SPF), przebieg temperatur dolnego źródła i instalacji grzewczej oraz roczne koszty eksploatacji.

22 Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania instalacji wykorzystujących biomasę

23 Biogaz Inwest Program Biogaz Inwest, opracowany przez Instytut Energetyki Odnawialnej, jest pierwszym na polskim rynku, zaawansowanym programem dla inwestorów biogazowni rolniczych, dostosowanym do krajowych realiów. Program jest narzędziem obliczeniowym, pomocnym przy planowaniu i realizacji inwestycji biogazowej, które umożliwia oszacowanie wysokości nakładów inwestycyjnych oraz ekonomiki projektu biogazowego z uwzględnieniem produktywności biogazu oraz innych nośników energii przez planowaną instalację biogazową. Rozbudowana baza substratów programu, obejmująca ponad 100 pozycji, umożliwia zaplanowanie inwestycji pod kątem optymalizacji doboru substratów i maksymalizacji uzysków biogazu oraz produkcji energii.

24 DATEVAL DATEVAL to program do oceny i walidacji danych operacyjnych spalania biomasy i biomasy w połączeniu z innymi paliwami w elektrociepłowniach. Jest dostępny na rynku w wersji podstawowej oraz istnieje możliwość indywidualnego dostosowania do wymagań operatora instalacji oraz szczególnych cech roślin. Kompiluje wszystkie dane eksploatacyjne zarejestrowane przez system kontroli procesu (temperatura, ciśnienie, itd.) w postaci pliku MS Excel i automatycznie oblicza średnie wartości i parametry charakterystyczne.

25 Komputerowe wspomaganie projektowania i symulacji działania instalacji hybrydowych

26 HOMER Pro Projektowane w nim układy mogą być kombinacją odnawialnych źródeł energii, magazynów energii oraz generacji z paliw kopalnych. Program ułatwia projektowanie instalacji poprzez analizę ekonomiczną i energetyczną. Do symulacji wykorzystuje informacje o dostępnych zasobach energii dla danej lokalizacji oraz godzinne obciążenie sieci. Umożliwia on zaprojektowanie układu, który zapewnia całkowite pokrycie na energie wybranego przez użytkownika obiektu. Generowanych jest kilka propozycji kombinacji procesorów energii, z których program wybiera optymalne rozwiązanie porównując je pod względem kosztów oraz możliwości różnych konfiguracji. Wybór najlepszego rozwiązania opiera się o wykorzystanie wskaźnika NPC i analizę wrażliwości.

27 Hoga Podobne funkcje posiada Hoga. Optymalizacją są objęte koszty systemu, emisja CO 2 lub minimalizacja deficytu energii w ciągu całego okresu żywotności. Do stworzenia układu hybrydowego można wybierać elementy spośród: modułów fotowoltaicznych, turbin wiatrowych, turbin hydraulicznych, ogniw paliwowych, akumulatorów, przetwornic, inwerterów, generatorów prądu zmiennego (zasilanych ze źródeł odnawialnych bądź nieodnawialnych). Hoga umożliwia projektowanie układów podłączonych lub nie podłączonych do sieci elektroenergetycznej.

28 Hybrid 2 Innym narzędziem wspomagającym projektowanie jest program Hybrid 2, umożliwiający dokonanie długoterminowej analizy ekonomicznej instalacji hybrydowych. Podobnie jak poprzednie aplikacje, pozwala na stworzenie układu hybrydowego złożonego z modułów fotowoltaicznych, turbin wiatrowych oraz generatorów diesla. Program ułatwia wybór optymalnego rozwiązania na podstawie danych o prędkości wiatru, nasłonecznienia lub temperatury w danej lokalizacji.

29 Polysun Program daje możliwość łączenia systemów ze sfery odnawialnych źródeł energii z systemami tradycyjnymi, umożliwiając budowanie zintegrowanych systemów elektroenergetycznych, ogrzewania, chłodzenia, przygotowywania ciepłej wody użytkowej czy wentylacji. Jego atutem jest uniwersalność i możliwość wykorzystania w jednej instalacji bardzo wielu różnych elementów. Potrafi on również przeliczać hybrydowe systemy słoneczne typu PVT.

30 Dziękuję za uwagę!