Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA - FOTOWOLTAIKA

Transkrypt

1 SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ B.21 Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA - FOTOWOLTAIKA Prowadzący: dr inż. Marcin Michalski kontakt: energetyka.michalski@gmail.com energetyka.michalski

2 CZY ENERGETYKA ODNAWIALNA SIĘ OPŁACA?

3 3 PLAN PREZENTACJI 1.Wprowadzenie do fotowoltaiki 2.Systemy fotowoltaiczne 3.Typy systemów i instalacji fotowoltaicznych 4.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych 5.Zagadnienia ogólne 6.Dobór, montaż, regulacja systemów fotowoltaicznych 7.Komputerowe wspomaganie projektowania i aspekty ekonomiczne

4 4 Wprowadzenie do fotowoltaiki Fotowoltaika (PV) - dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego na energię elektryczną czyli inaczej wytwarzanie prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego przy wykorzystaniu. zjawiska fotowoltaicznego PV - to międzynarodowy skrót nazwy efektu fotowoltaicznego (PV=PhotoVoltaic), innowacyjnej technologii produkcji energii elektrycznej na bazie światła, promieniowania słonecznego.

5 Wprowadzenie do fotowoltaiki 5

6 Wprowadzenie do fotowoltaiki 6

7 7 Wprowadzenie do fotowoltaiki Rys. Promieniowanie słoneczne całkowite w Polsce: od kwh/m2rok (średnia długoterminowa). Poszczególne sumy roczne energii promieniowania całkowitego mogą odbiegać od średniej: do 30%.

8 W 2014 r. zapotrzebowanie na energię elektryczną wzrosło o 0,29% i wyniosło 159,4 TWh. 8 Wprowadzenie do fotowoltaiki

9 Wprowadzenie do fotowoltaiki 9

10 Wprowadzenie do fotowoltaiki 10

11 Wprowadzenie do fotowoltaiki Rys. Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi 11

12 12 Wprowadzenie do fotowoltaiki Rys. Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi

13 13 Wprowadzenie do fotowoltaiki Rys. Średnie dzienne sumy promieniowania całkowitego. Poszczególne sumy miesięczne energii promieniowania całkowitego mogą odbiegać od średniej: do 50%.

14 Wprowadzenie do fotowoltaiki 14

15 Wprowadzenie do fotowoltaiki 15

16 16 Wprowadzenie do fotowoltaiki MOC DOSTARCZANA PRZEZ SŁOŃCE

17 17 Wprowadzenie do fotowoltaiki Słońce jako źródło energii: - potencjał promieniowania słonecznego w Polsce: ok kwh/m2rok - ok % tej energii przypada na miesiące ciepłe: od kwietnia do września (6 miesięcy w roku) - wartość energii słonecznej w warunkach polskich zawiera się w granicach 0 5,5 kwh/m2dzień; w ciągu miesiąca osiąga wartość 11,6 160,1 kwh/m2 - ilość godzin w roku, możliwych do praktycznego wykorzystania energii słonecznej wynosi ok h (usłonecznienie) - średnia moc promieniowania (wielkość przyjmowana do obliczeń): ok. 800 W/m2

18 18 Wprowadzenie do fotowoltaiki Optymalny kąt ustawienia paneli PV: 1. Instalacja on-grid 30-35ᵒ 2. Instalacja off-grid całoroczna 45-60ᵒ CZERWIEC Kąt, ᵒ Strata, % 1,83 1,87 2,86 3,24 3,75 4,53 CAŁY ROK Kąt, ᵒ Strata, % -0,32 0,07 0,67 1,21 1,59 2,39

19 Wprowadzenie do fotowoltaiki 19

20 Wprowadzenie do fotowoltaiki Orientacja i nachylenie Ustawienie modułów PV : optymalne generator uzyskuje najlepsze nasłonecznienie w ciągu roku: skierowanie na południe, pochylenie do poziomu między 30 do 35 - ustawienie bardziej płaskie jest korzystniejsze, jeśli nie możemy skierować generatora solarnego na południe; np. przy nachyleniu 30 i orientacji 45 na południowy zachód: 95% opt. napromieniowania - unikać nachylenia <20 stopni, bateria słoneczna łatwo się zanieczyszcza 20

21 Wprowadzenie do fotowoltaiki 21

22 22 Wprowadzenie do fotowoltaiki Promieniowanie słoneczne on-line Natężenie promieniowania słonecznego w danej chwili, w ciągu dnia lub ostatniego tygodnia, można śledzić on-line. Katowice - Główny Instytut Górnictwa: Po kliknięciu na wskaźnik Obecne nasłonecznienie Solar Rad. (W/m2), otworzy się okno z wykresem natężenia promieniowania słonecznego w ciągu ostatniej doby.

23 Wprowadzenie do fotowoltaiki Warszawa - Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej: 23

24 24 Wprowadzenie do fotowoltaiki Promieniowanie słoneczne on-line Cały kraj narzędzie on-line do określenia natężenia promieniowania w dowolnym miejscu w Polsce, z uwzględnieniem jego warunków klimatycznych: na powierzchnię pochyloną do poziomu pod dowolnym katem, w ciągu miesiąca, dnia itd.:

25 25 Systemy fotowoltaiczne

26 Systemy fotowoltaiczne Edmund Becquerel zauważa zjawisko generacji nośników prądu elektrycznego w niektórych materiałach poddanych naświetlaniu pierwsze ogniwo półprzewodnikowe, monokrystaliczne (Si CdS) o sprawności 6% -era zastosowań kosmicznych pierwsze zastosowania komercyjne (kryzys paliwowy) 26

27 Systemy fotowoltaiczne 27 27

28 Systemy fotowoltaiczne Generacje ogniw fotowoltaicznych: ogniwa fotowoltaiczne I generacji - są to klasyczne ogniwa złożone niemal 100% krzemu, posiadające tradycyjne złącze p-n. Stanową ok 82% rynku ogniw. Charakteryzują się sprawnością ok 18-22% oraz relatywnie niską automatyzacją procesu produkcyjnego ogniwa fotowoltaiczne II generacji - ogniwa oparte na złączu p-n, lecz złożone z innych pierwiastków niż krzem, tj. tellurku kadmu (CdTe), mieszaniny miedzi, galu, indu, selenu (CIGS) lub krzemu amorficznego. Charakteryzują się większą automatyzacją produkcji niż ogniwa I generacji i w związku z tym są znacznie tańsze w produkcji. Jednak ich główną wadą jest niższa sprawność sięgająca ok 7-15%. Udział w tynku tego typu ogniw to ok 18%. ogniwa fotowoltaiczne III generacji - ogniwa bazujące na różnorodnej technologii nie opartej na półprzewodnikach, a w związku z tym nie posiadają złącza p-n. Najpopularniejsze w tej chwili technologie to DSSC oraz ogniwa polimerowe. Charakteryzują się niską sprawnością ok 5%, ich największą zaletą są bardzo niskie koszty produkcji. Udział w rynku nie przekracza 0,5%. System fotowoltaiczny korzysta z energii słońca. Jego wielką zaletą jest to, że działa niezależnie od sieci energetycznej i gwarantuje stałe dostawy nawet w przypadku awarii. Co ciekawe produkuje energię nawet w pochmurne dni. 28

29 Systemy fotowoltaiczne 29 29

30 Systemy fotowoltaiczne ogniwa PV I generacji 30

31 31 Systemy fotowoltaiczne Zasada działania krzemowego ogniwa PV I generacji

32 Systemy fotowoltaiczne ogniwa PV II generacji 32

33 iwa wielozłączowe: Systemy fotowoltaiczne ne z wielu cienkich warstw, dopasowanych do konkretnego resu promieniowania słonecznego o ich produkcji używa się indu, germanu, alu i arsenu Rys. Schemat działania ogniwa wielowarstwowego 33

34 34 Systemy fotowoltaiczne Ogniwa polikrystaliczne cienkowarstwowe II generacji Budowa Budowa ogniwa CIGS.

35 35 Systemy fotowoltaiczne Ogniwa z krzemu amorficznego

36 Systemy fotowoltaiczne ogniwa PV III generacji 36

37 Systemy fotowoltaiczne ogniwa PV III generacji 37

38 38 Systemy fotowoltaiczne Ogniwa fotowoltaiczne z materiałów organicznych W kraju ogniwa organiczne produkowane sa przez firmę Konarka pod nazwą "Power plastic

39 39 Systemy fotowoltaiczne Ogniwa fotowoltaiczne uczulane barwnikiem Barwnikowe ogniwa słoneczne (BOS) - przekształcają energie słoneczną za pomocą barwnika (analogia do fotosyntezy w roślinach), - produkcja nie jest kosztowna, - produkcja odbywa się prostą metodą sitodruku, - oferują wiele możliwości projektowania: dowolne wzory i kolorystyka, - sprawność 12,3 % została osiągnięta dla ogniw testowych, - zastosowanie dekoracyjne: szkła/elementy fasadowe.

40 40 Systemy fotowoltaiczne Perowskity nowa technologia w fotowoltaice Perowskity to grupa nieorganicznych związków chemicznych. Nowa technologia zaproponowana przez Olgę Malinkiewicz charakteryzuje się szybkim czasem produkcji oraz nie wymaga zastosowania skomplikowanych urządzeń. Przeprowadzana jest w warunkach próżniowych niskotemperaturowych. Polega na naniesieniu sprayem cienkiej warstwy perowskitów na dowolny materiał np. folię. Aktualnie sprawność dochodzi do 20%, zaś w przyszłości może osiągnąć nawet 30%. Ogniwo perowskitowe. Foto: Olga Malinkiewicz.

41 41 Systemy fotowoltaiczne Obecnie udział w rynku krystalicznych, słonecznych ogniw krzemowych (c-si) w różnych odmianach (monokrystaliczne, multikrystaliczne, taśmowe) przekracza 90%. Pozostała część przypada na technologie cienkowarstwowe (TF) (amorficzne ogniwa Si, CI(G)S, CdTe).

42 Systemy fotowoltaiczne Moduły dwustronne Zdjęcie tyłu modułu 42

43 Systemy fotowoltaiczne Moduły dwustronne 43

44 44 Systemy fotowoltaiczne Dachówka fotowoltaiczna

45 45 Systemy fotowoltaiczne Dachówka fotowoltaiczna

46 Systemy fotowoltaiczne Moduły soczewkowe CPV - Moc 75Wp (nasłonecznienie 850W/m2 i temp. 20oC) - Temperaturowy spadek wydajności -0,15%/K - Wymiary 830mm wysokości na 430m szerokości - wysokość profilu 84mm - Masa do 9,5kg 46

47 47 Systemy fotowoltaiczne Moduły soczewkowe CPV

48 Systemy fotowoltaiczne

49 49 Systemy fotowoltaiczne Ogniwa z krzemu monolitycznego Technologia produkcji

50 50

51 51 Systemy fotowoltaiczne Technologia wytwarzania ogniw fotowoltaicznych

52 52 Systemy fotowoltaiczne Technologia wytwarzania ogniw fotowoltaicznych

53 53 Metoda Jana Czochralskiego - technika otrzymywania monokryształów, która polega na powolnym, stopniowym wyciąganiu z roztopionego materiału zarodka krystalicznego w sposób zapewniający kontrolowaną i stabilną krystalizację na jego powierzchni. Dodatkowo, jeśli wymagają tego warunki procesu krystalizacji zarodek oraz tygiel mogą zostać wprawione w ruch obrotowy celem polepszenia warunków transportu masy i ciepła. W rezultacie otrzymuje się cylindryczny monokryształ o orientacji krystalograficznej zarodka. Wymiary i kształt hodowanego kryształu (średnica oraz długość) kontrolowane są poprzez prędkość przesuwu i prędkość obrotową zarodka, ograniczone są jednak poprzez parametry układu zastosowanego do hodowli.

54 Systemy fotowoltaiczne Proces wzrostu kryształów krzemu zachodzi w temperaturze 1400 C 54

55 Systemy fotowoltaiczne 55

56 56 Systemy fotowoltaiczne Wygląd panelu Sanyo HIT H250E01

57 Systemy fotowoltaiczne Wytwarzanie ogniw fotowoltaicznych 57

58 Systemy fotowoltaiczne Wytwarzanie ogniw fotowoltaicznych 58

59 Systemy fotowoltaiczne Wytwarzanie ogniw fotowoltaicznych 59

60 60 Systemy fotowoltaiczne Dane techniczne wybranych modułów polikrystalicznych

61 Systemy fotowoltaiczne Klasy wykonania paneli: A ogniwa pozbawione skaz, B ogniwa z nielicznymi skazami, C ogniwa z licznymi skazami NORMY: Ogniwa krzemowe certyfikat IEC 61215:2005 (spełnia normę PN-EN 61215) Ogniwa cienkowarstwowe - certyfikat IEC 61646:2008 (spełnia normę PN-EN 61646) WSZYSTKIE - PN-EN :2007 wymagana do uzyskania przyłączenia do sieci!!!! Odporność na warunki atmosferyczne: Panele PV mimo lekkiej budowy mają znaczną wytrzymałość na uderzenia i wiatr. Typowe parametry wytrzymałościowe paneli to: Pa dla odporności mechanicznej na obciążenie (540kg/m2) Pa ciśnienia wiatru (wytrzymałość na wiatr o prędkości 130 km/h) - wytrzymałość na temperaturę od -40 do +85 C - wytrzymałość na grad do 25 mm poruszający się z prędkością 23 m/s 61

62 62 Systemy fotowoltaiczne Dane techniczne wybranych modułów polikrystalicznych c.d. *1) STC = Standard Test Conditions (standardowe warunki kontrolne: Natężenie nasłonecznienia 1000 W/m2, temperatura ogniwa 25 C i masa powietrza AM 1,5). Masa optyczna atmosfery AM = 1,5 AM - masa powietrza, która oznacza kąt padania i drogę promieniowania słonecznego (AM = 1/cos φ) Φ=48,2 Rys. Masa optyczna atmosfery AM

63 63 Systemy fotowoltaiczne Przykłady wad paneli PV typu B i C

64 64 Systemy fotowoltaiczne Dane techniczne wybranych modułów polikrystalicznych c.d. *2) MPP = Maximum Power Point (moc maksymalna w warunkach standardowych). *3) NOCT = Nominal Operating Cell Temperature (nominalna temperatura pracy modułu: Natężenie nasłonecznienia 800 W/m2, masa powietrza AM 1,5, prędkość wiatru 1 m/s, temperatura otoczenia 20 C).

65 65 Systemy fotowoltaiczne Dane techniczne wybranych modułów polikrystalicznych c.d. Redukcja współczynnika sprawności Określa w jakim stopniu zmieni się sprawność modułu fotowoltaicznego w zależności od natężenia promieniowania słonecznego, np. przy 200 W/m2 (Vitovolt 200 = 3%): - sprawność ogniwa przy W/m2: 15% (STC) - sprawność przy 200 W/m2 (współczynnik redukcji: 3%): 14,55% Rys. Zmiana sprawności modułu PV w zależności od natężenia promieniowania słonecznego

66 Systemy fotowoltaiczne 66

67 Systemy fotowoltaiczne 67

68 68 Systemy fotowoltaiczne Potencjał promieniowania słonecznego w Polsce: ok kwh/m2rok Instalacja fotowoltaiczna - 1kWp (7m2) =>1000kWh/rok z 1m2 PV ok 150 kwh/rok Sprawność PV ok 15% Elektrownia klasyczna 1kW 8760 kwh/rok Prawie 9 razy więcej!!!

69 69 Systemy fotowoltaiczne Dane techniczne wybranych ogniw polikrystalicznych c.d.

70 70 Systemy fotowoltaiczne Klasa zabezpieczenia : IP68 Pierwsza cyfra oznacza ochronę przed dotknięciem i przed ciałami obcymi (0= brak ochrony do 6= pyłoszczelność ) Druga cyfra ochronę przed wodą (0= brak ochrony do 8= ochrona przyciągłym zanurzeniu ).

71 Systemy fotowoltaiczne Temperatura ogniwa Rys. Zależność napięcia i prądu od temperatury 71

72 72 Systemy fotowoltaiczne Wpływ temperatury na parametry fotoogniwa

73 73 RÓWNOLEGŁE SZEREGOWE

74 74 Systemy fotowoltaiczne Hybrydowe moduły fotowoltaiczne Obniżenie temperatury modułu PV przez jego chłodzenie. Sprawność produkcji en. elektrycznej: 14% i ciepła: 60%. Rys. Hybrydowy kolektor słoneczny - PTV kolektor

75 75 Systemy fotowoltaiczne Hybrydowe moduły fotowoltaiczne c.d. Aby kolektor PVT pracował wydajnie musi utrzymywać temperaturę ogniw na niskim poziomie czyli C. Bez chłodzenia moduły PV rzadko nagrzewają się do temperatur wyższych niż 50 C. Z kolei w budynkach mieszkalnych w okresie letnim zapotrzebowanie na niskotemperaturowe ciepło w postaci wody podgrzanej do 45 C nie jest duże. Instalacje fotowoltaiczne często zajmują powierzchnię kilkunastu, kilkudziesięciu m2, co sprawia, że w okresie lata pojawiają się problemy z odbiorem tak dużych ilości ciepła.

76 76 Typy systemów i instalacji fotowoltaicznych

77 Instalacja do grzania CWU Prąd stały z panelu słonecznego przekazywany jest do ISG, który kontroluje parametry prądu przekazywane do grzałki (zespołu grzałek) podgrzewających 77

78 Instalacja do grzania CWU 78

79 nstalacja na prąd stały DC Prąd z panelu słonecznego przekazywany jest do regulatora ładowania, który przekazuje określoną wartość prądu do ładowania akumulatora (w zależności od stopnia jego naładowania). Odbiorniki podłączone do regulatora korzystają ze zgromadzonej energii w 79

80 Typy systemów i instalacji fotowoltaicznych Instalacje na prąd stały DC Akumulator - rozłącznie zaczyna się od, podłączanie najpierw + UWAGA! Przy podłączaniu układu należy zawsze jako pierwszy podłączyć akumulator. Przy odłączaniu układu należy zawsze jako ostatni odłączyć akumulator. 80

81 Typy systemów i instalacji fotowoltaicznych Przetwornica prądu 81

82 Typy systemów fotowoltaicznych 82

83 Typy systemów fotowoltaicznych 83

84 Typy systemów fotowoltaicznych 84

85 Typy systemów fotowoltaicznych 85

86

87 87

88 Typy systemów fotowoltaicznych 88

89 Typy systemów fotowoltaicznych 89

90 90 Typy systemów fotowoltaicznych Oświetlenie uliczne, znaki drogowe

91 91

92 Typy systemów fotowoltaicznych 92

93 93 Typy systemów fotowoltaicznych Sygnalizacja drogowa, parkometry

94 94 Typy systemów fotowoltaicznych Namioty

95 Typy systemów fotowoltaicznych - mikroinstalacje (do 40 kw) - małe instalacje ( kw) oraz ( kw) - duże systemy 200 kw+ Sieć niskiego napięcia 230V: teoretycznie do 200kW, praktycznie do 100kW. Sieć średniego napięcia 15kV: teoretycznie do 10MW, praktycznie do 5MW. Sieć wysokiego napięcia 110kV: powyżej 5MW - Dobór ze względu na miejsce (dach lub grunt) - Dobór ze względu na inwerter mikroinwerter inwerter szeregowy inwerter centralny 95

96 Typy systemów fotowoltaicznych 96

97 97 Typy systemów fotowoltaicznych Rodzaje falowników Transformatorowe Sieciowe Bez transformatorowe Wyspowe Cięższe Mogą mieć uziemioną tablicę inwertera (moduły cieńkowarstwoe uziemie bieguna - ) Stosowane zazwyczaj do baterii cienkowarstwowych wysoka sprawność przy niskim obciążeniu synchronizują się z siecią i mogą oddawać energię do sieci nie ładują akumulatorów wyłączają się jak nie ma napięcia w sieci Lżejsze Wyższa sprawność w szerokim zakresie pracy Nie mogą mieć uziemionej tablicy inwertera Najpowszechniejszy typ inwertera nie synchronizują się z siecią przez co nie mogą oddawać energii do sieci mogą ładować akumulatory i kontrolują ich pracę zasilają urządzenia AC w budynku korzystając z energii z paneli PV jak i akumulatorów

98 98 Charakterystyka prądowo-napięciowa Falownik sterowanie MPP MPP (Maximum Power Point) falownik steruje punktem mocy maksymalnej. Czyli zapewnia pracę generatora solarnego zawsze z maksymalnie możliwą mocą. Moc generatora solarnego zależy od napromieniowania W/m2 (natężenia promieniowania słonecznego) oraz od temperatury ogniw. Rys. Charakterystyki ogniw

99 99 Charakterystyka prądowo-napięciowa Falownik sterowanie MPP c.d. Jeśli zmieni się intensywność napromieniowania lub temperatura ogniw, to falownik szuka nowego MPP, aby generator pracował zawsze z maksymalnie możliwą mocą (pole na wykresie). Rys. Zasada optymalizacji mocy (wyszukiwanie MPP)

100 Inwerter Urządzeniem współpracującym z obwodami stałoprądowymi jest beztransformatorowy inwerter dobierany do parametrów pracy sieci. Inwerter jest urządzeniem energoelektronicznym przekształcającym prąd stały w prąd przemienny o odpowiednich parametrach. Posiadający oprócz wbudowanej części przekształtnika DC/AC, przekształtnik DC/DC (do zapewnienia odpowiedniej wartości napięcia i prądu) oraz filtr AC (umożliwiający uzyskanie wielkości wyjściowych o odpowiednich parametrach). 100

101 101 Inwerter SMA Sunny Boy 1.5 / 2.5

102 102 Inwerter SMA Sunny Boy 1.5 / 2.5

103 103 Inwerter SMA Sunny Boy 1.5 / 2.5

104 104 Inwerter SMA Sunny Boy 1.5 / 2.5 Film dotyczący sposobu montażu i podłączenia nowego Sunny Boy 1.5 / 2.5: Konfiguracja przez innowacyjny interfejs WEB UI: Specyfikacja techniczna urządzenia: DPL1503-V10.pdf

105 105.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych

106 106 CZĘŚĆ ELEKTRYCZNA W SYSTEMIE FOTOWOLTAICZNYM

107 107.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Zabezpieczenia elektryczne Zabezpieczenia elektryczne Strona DC - zabezpieczenia nadprądowe - zabezpieczenia przeciwprzepięciowe Strona AC - zabezpieczenia nadprądowe - zabezpieczenia przeciwprzepięciowe - zabezpieczenie przed pracą wyspową

108 108 Zabezpieczenia nadprądowe: Istnieją trzy główne różnice pomiędzy instalacją fotowoltaiczną a innym tradycyjnym systemem DC: 1. Wyższe napięcie- zwykle dla instalacji fotowoltaicznych jest to V DC. 2. Prąd zwarciowy modułów fotowoltaicznych jest bliski ich prądowi znamionowemu. 3. Zmiana polaryzacji prądu płynącego przez wyłącznik lub rozłącznik podczas nieprawidłowej pracy systemu PV. Wszystkie te trzy kwestie stawiają zupełnie nowe wymagania dotyczące projektowania, budowy i działania elementów DC, takich jak wyłączniki lub rozłączniki

109 109 Zabezpieczenia nadprądowe: - prąd znamionowy zabezpieczenia - prąd zwarcia generatora prądu (modułów) - współczynnik korygujący w zależności od temperatury otoczenia Ważne aby zabezpieczenie nadprądowe miało charakterystykę gpv. Zabezpieczenie dobiera się według poniższego wzoru (norma IEC ):

110 110 Ochrona odgromowa instalacji na budynkach PN-EN :2008, Ochrona odgromowa Część 1: Wymagania ogólne. PN-EN :2008, Ochrona odgromowa Część 2: Zarządzanie ryzykiem PN-EN :2009, Ochrona odgromowa Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów budowlanych i zagrożenie życia. PN-EN :2009, Ochrona odgromowa Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach budowlanych.

111 111.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych Ze względu na montaż instalacji na dachu, istnieje szczególnie zagrożenie, wynikające z bezpośredniego uderzenia pioruna. Uderzenie pioruna wywołuje skutki w otoczeniu w promieniu ok. 1 km. W przypadku systemów fotowoltaicznych montowanych w strefie narażonej na dachu płaskim, konieczne jest zainstalowanie właściwej ochrony odgromowej, ponieważ system PV jest najwyższym elementem na dachu. Jeżeli nie zainstalowano żadnej ochrony odgromowej, generator PV musi być uziemiony. Wyjątkiem są systemy PV o mocy poniżej 5 kw, moduły o klasie ochronnej II lub instalacje niskiego napięcia.

112 112.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Ochrona odgromowa ochrona zewnętrzna Zadaniem zewnętrznej ochrony odgromowej jest przewodzenie energii uderzenia pioruna. System taki składa się z: zwodu, piorunochronu o przekroju min. 16 mm2, uziomu.

113 113 Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe:

114 114 Rozdzielnia AC z zabezpieczeniami nadprądowymi Falownik Rozdzielnia DC z ochronnikami przeciwprzepięciowymi i zabezpieczeniami nadprądowymi

115 .Eksploatacja i konserwacja systemów Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych fotowoltaicznych Współczynnik k i k m k c Wartości 0,08 dla I klasy LPS 0,06 dla II klasy LPS 0,04 dla III lub IV klasy LPS 1 dla powietrza 0,5 dla betonu, cegły 1 dla jednego przewodu odprowadzającego 1 0,5 dla dwóch przewodów odprowadzających 1 1/4 dla czterech i więcej przewodów 115

116 Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych Zachowane odstępy między modułami, a instalacją odgromową 116

117 Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych Odstępy między modułami, a instalacją odgromową nie są zachowane 117

118 118 Ochrona odgromowa instalacji na budynkach

119 119.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych Wyliczane zgodnie z pkt 6.3 normy PN-EN Ochrona odgromowa instalacji na budynkach

120 120.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych Ochrona odgromowa instalacji na budynkach

121 121.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Dobór średnicy przewodu - Spadek napięcia Gdzie: Gdzie: Iz IB S IB l κ U ΔU% S = I B l 100 κ U U % - obliczany minimalny przekrój przewodu, - prąd płynący przez przewód prąd roboczy, - długość przewodu, - konduktywność przewodu (dla żył Cu 56 m/(ωmm²), dla żył Al 33 m/(ωmm²)), - napięcie generowane przez system, - dopuszczalny spadek napięcia w przewodzie, który według normy N-SEP-E-002 od licznika do dowolnego odbiornika nie powinien przekraczać 3%. I Z > I B - prąd dopuszczalny długotrwale, - prąd roboczy.

122 122.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych

123 123.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych

124 124.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych

125 125.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych

126 126.Eksploatacja i konserwacja systemów Przepisy bezpieczeństwa fotowoltaicznych

127 .Eksploatacja i konserwacja systemów Najważniejsze zasady BHP: fotowoltaicznych - w czasie prac na dachu należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, aby zapobiec wypadkom; - podczas pracy na dachu zawsze należy zabezpieczać się przed upadkiem; - montaż powinny wykonywać minimum dwie osoby; - w trakcie prac konieczna jest odzież ochronna; - po zakończeniu montażu należy sprawdzić, czy zestaw montażowy i moduły zostały stabilnie zamontowane, W przypadku, gdy moduły fotowoltaiczne i materiały montażowa są przez dłuższy czas narażone na działanie promieniowania słonecznego, istnieje ryzyko poparzenia się gorącymi elementami. 127

128 128.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych - każdy instalator powinien posiadać aktualne zaświadczenie stwierdzające ukończenie przeszkolenia w zakresie BHP; - przy pracy na wysokości powyżej 1,5 m, wymagane jest aktualne zaświadczenie dopuszczające instalatora do pracy na wysokości; - przy pracy z urządzeniami elektrycznymi każda osoba powinna posiadać aktualne uprawnienia elektryczne do 1 kv w zakresie montażu i eksploatacji urządzeń elektrycznych; - podczas prac na wysokości teren pod miejscem wykonywania prac musi być właściwie oznaczony i zabezpieczony.

129 129.Eksploatacja i konserwacja systemów - przy montażu i demontażu modułu fotowoltaicznego, urządzenia podporowe, zabezpieczające i drabiny należy stawiać na twardym podłożu i w położeniu zapewniającym bezpieczeństwo obsłudze, - należy stosować wyłącznie drabiny i urządzenia podporowa oraz zabezpieczające o określonej nośności i wytrzymałości, posiadające aktualne atesty i dopuszczenia, a w przypadku urządzeń mechanicznych, obsługiwanych przez pracowników mających odpowiednie kwalifikacje i uprawnienia, fotowoltaicznych - w przypadku używania drabin urządzeń podporowych stosować się do instrukcji ich obsługi.

130 130.Eksploatacja i konserwacja systemów Dokumentacja techniczna fotowoltaicznych Zestaw instalacji fotowoltaicznej składa się z rożnych komponentów. Przed montażem któregokolwiek z nich, należy zapoznać się z odpowiednią instrukcją. Instrukcje montażu urządzenia lub osprzętu załączone są do danego urządzenia. Powinna to być: - instrukcja montażu modułów fotowoltaicznych; - instrukcja montażu uchwytów dachowych; - instrukcja montażu przewodów zasilających po stronie DC; - instrukcja montażu falownika; - trasa i sposób układania kabla między falownikiem i złączem ZK (ZN); - sposób uziemienia instalacji fotowoltaicznej.

131 131.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Narzędzia i sprzęt dodatkowy - szelki z liną zabezpieczającą (do pracy na wysokości), ubranie robocze, kask, rękawice; - rusztowanie, drabina dekarska lub dźwig; - narzędzia monterskie; - apteczka; - gaśnica proszkowa (z aktualnymi atestami i dopuszczeniami do stosowania).

132 132.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Sprawdzenie stanu pokrycia dachu W trakcie prac na dachu, instalator powinien sprawdzić stan pokrycia dachowego oraz jego szczelność. Szczególnie dotyczy to dachu pokrytego blachą. Miejsce montażu należy sprawdzić, czy nic nie przecieka i czy nie ma w tych miejscach śladów rdzy. Po stwierdzeniu, że nastąpił przeciek w pokryciu dachowym, należy takie miejsce odrdzewić pomalować farbą antykorozyjną, a następnie uszczelnić silikonem dekarskim.

133 133.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Ochrona przeciwporażeniowa We wszystkich urządzeniach elektrycznych montowanych i eksploatowanych, obowiązują przepisy, dotyczące ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciach do 1 kv.

134 134.Eksploatacja i konserwacja systemów Ochrona przeciwpożarowa fotowoltaicznych Osoby montujące i eksploatujące urządzenia elektryczne i fotowoltaiczne powinny znać i przestrzegać przepisy dotyczące ochrony przeciwpożarowej. Szczególną uwagę należy zwrócić na fakt związany z przyczyną powstawania pożarów w obiektach, w których zainstalowane są urządzenia elektryczne i moduły fotowoltaiczne. Obiekty te powinny być wyposażone w środki i sprzęt gaśniczy. Obsługa powinna m.in. umieć: - postępować w razie pożaru; - gasić urządzenia elektroenergetyczne i obiekty budowlane; - prawidłowo korzystać ze środków i sprzętu gaśniczego; - podejmować działania, które zapobiegną powstawaniu pożarów.

135 .Eksploatacja i konserwacja systemów Mycie instalacji fotowoltaicznej Mycie zaleca się wykonać wiosną. W czasie mycia należy przestrzegać zasad BHP, zdając sobie sprawę z tego, że instalacja fotowoltaiczna jest pod napięciem. Mycie należy wykonać wtedy, gdy temperatura fotoogniw jest zbliżona do temperatury otoczenia. fotowoltaicznych Zabronione jest mycie paneli urządzeniami wysokociśnieniowymi. Nie wolno również chodzić po panelach. 135

136 136.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Mycie instalacji fotowoltaicznej Brak cyklicznego, minimum 1-2 razy w roku, czyszczenia całej instalacji może mieć istotny wpływ na zmniejszenie się produkcji energii.

137 137.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Mycie instalacji fotowoltaicznej

138 138.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Mycie instalacji fotowoltaicznej

139 .Eksploatacja i konserwacja systemów Usuwanie śniegu fotowoltaicznych 2-centymetrowa warstwa śniegu ogranicza natężenie promieniowania do około 20%, podczas gdy przez warstwę 10-centymetrową przechodzi już jedynie 3-4% fotonów. 139

140 140.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Odbiór instalacji Po zakończeniu prac budowlanych należy: dokonać pomiarów parametrów elektrycznych instalacji, wpisać je do protokołu i porównać wyniki z projektowanymi; sprawdzić sposób montażu; uruchomić instalację; sporządzić protokół odbioru wraz z dokumentacją wyników pomiarów; przeprowadzić instruktaż obsługi w obecności inwestora; przekazać instrukcję obsługi, pozostałe dokumenty inwestorowi; zapewnić serwis gwarancyjny i pogwarancyjny.

141 141.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Utylizacja paneli fotowoltaicznych Zużyte panele fotowoltaiczne, jeśli nie są odpowiednio zagospodarowane, mogą powodować zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi, jak kadm czy ołów. Żywotność paneli fotowoltaicznych to, w zależności od producenta, okres około 25 lat, choć według niektórych zapowiedzi może być on wydłużony do 40 lat. Teoretycznie, wszyscy producenci urządzeń fotowoltaicznych są zobowiązani do ich odbioru po okresie pracy.

142 142.Eksploatacja i konserwacja systemów fotowoltaicznych Utylizacja paneli fotowoltaicznych

143 Zagadnienia ogólne 143

144 Zagadnienia ogólne USTAWA O OZE Miało być.. Systemem taryf gwarantowanych (FiT) zostaną objęte inwestycje w mikroinstalacje fotowoltaiczne o mocy do 10 kw. W grupie instalacji do 3 kw inwestorzy, którzy uruchomią produkcję energii w początkowym okresie, otrzymają gwarancję sprzedaży energii do sieci po cenie 0,75 zł/kwh do zainstalowanej łącznie mocy 300 MW, a w grupie instalacji od 3 kw do 10 kw stawka (taryfa gwarantowana) wyniesie 0,65 zł/kwh - dla łącznej zainstalowanej mocy 500 MW (w ustawie przewidziano też taryfy gwarantowane dla pozostałych typów mikroinstalacji mikrobiogazowni, mikroelektrowni wiatrowych czy wodnych). Zgodnie z przyjętą przez parlament ustawą o OZE minister gospodarki będzie mógł obniżyć taryfy gwarantowane dla nowych instalacji. W ustawie podawana jest moc inwertera, kwoty są kwotami brutto. 144

145 Zagadnienia ogólne USTAWA O OZE Dla większych mikroinstalacji OZE o mocy od 10 do 40 kw będzie obowiązywać system częściowego net-meteringu, zgodnie z którym inwestor otrzyma prawdo do sprzedaży nieskonsumowanych nadwyżek energii po średniej cenie energii z rynku hurtowego (w 2014 r. brano pod uwagę uśrednioną cenę energii z roku 2013, która wynosiła około 18 gr./kwh). Ustawa o OZE zakłada, że Urząd Regulacji Energetyki będzie publikować średnią cenę energii z rynku hurtowego co kwartał, a nie co roku jak obecnie. Oznacza to bilansowanie energii wytworzonej z energią zużytą po 6 miesięcznym okresie rozliczeniowym. W praktyce jeżeli nasza instalacja wytworzy 2000 kwh, a nasz dom zużyje 3000 kwh to po tym okresie będziemy zobowiązani zapłacić tylko za 1000 kwh. 145

146 146 Zagadnienia ogólne USTAWA O OZE Działający na danym terenie zakład energetyczny będzie musiał odkupić każdą ilość zaoferowanej mu energii z mikroinstalacji objętej systemem FiT, a koszty wynikające z taryf gwarantowanych - wyższych niż rynkowe ceny energii - zakłady energetyczne będą uwzględniać w tzw. opłacie OZE doliczanej do rachunków za energię odbiorców końcowych.

147 Zagadnienia ogólne USTAWA O OZE A jest

148 148

149 149

150 150

151 151 Zagadnienia ogólne Koszt energii z instalacji fotowoltaicznej w poszczególnych latach z podziałem na wielkość instalacji

152 152 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ