Rodzaje i konfiguracje systemów fotowoltaicznych

Transkrypt

1 Czyste Energie Wykład 2 Rodzaje i konfiguracje systemów fotowoltaicznych dr inż. Janusz Teneta C-3 pok. 8 (parter), romus@agh.edu.pl Wydział EAIiE Katedra Automatyki AGH Kraków 2011

2 Zastosowania fotowoltaiki Systemy wydzielone Syst. podłączone do sieci Zastosowania indywidualne Zastosowania przemysłowe Odległe miejsca zamieszkania Rozproszone Scentralizowane wewnętrzne zewnętrzne telekomunikacja kalkulatory wagi elektroniczne zegarki narzędzia elektr. ładowarki fontanny latarki światła ogrodowe sygnal. drogowa telematyka tablice ogłosz. światła nawigacyjne ochrona katodowa oświetlenie elektr. systemy domów słonecznych wiejskie źródła zasilania ładowanie akumulat. prywatne dachy pokazowe/ szkolne zintegrowane z fasadami elektrownie wspólnoty właścicieli bariery dźwiękochłonne telefony kom. numery domów wentylacja samochodowa zdalny nadzór automaty handlowe górskie hotele i restauracje uzdatnianie wody nawadnianie lampy uliczne łodzie i jachty chłodnie medyczne szkoły

3 Systemy mikromocowe

4 Komercyjne systemy autonomiczne (hybrydowe)

5 Sygnalizacja drogowa, kolejowa i morska

6 Realizacja zasilania w miejscach bez dostępu do sieci Refuge de Tete Rousse 3100 n.p.m The Rappenecker Hof

7 Systemy oświetleniowe Ross Lovegrove Solar Trees in Vienna Solar Powered Bus Shelter Unveiled in San Francisco The sustainable city light concept

8 Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV) Elementy fasady budynku wykonane z baterii słonecznych

9 Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV) Pokrycia dachowe wykonane z baterii słonecznych

10 Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV)

11 Fotowoltaika doinstalowywana do budynków (BAPV) Fotowoltaiczny system zacienieniowy (markiza) AGH Budynek C-3 źródło: SMA ttp://

12 Komercyjne elektrownie fotowoltaiczne Sarnia, Ontario Canada 94MWp Hokuto-City, Japan 1,2MWp

13 Układy koncentratorowe Sevilla PV PLANT (płaskie lustra)

14 Układy koncentratorowe Hokuto-City Japan (soczewki Fresnela)

15 System fotowoltaiczny off-grid (stand alone) ODB ODB 1. Bateria słoneczna 2. Akumulator 3. Kontroler ładowania 4. Falownik 5. Odbiornik prądu zmiennego 6. Odbiornik prądu stałego

16 Odbiornik DC zasilany bezpośrednio z baterii słonecznych ODB Zalety: prostota układowa, niski koszt Wady: odbiornik stałoprądowy zasilany jest tylko w sprzyjających warunkach oświetleniowych

17 Odbiornik AC zasilany bezpośrednio z baterii słonecznych ODB Zalety: prostota układowa Wady: odbiornik zasilany jest tylko w sprzyjających warunkach oświetlenia, a falownik powinien mieć układ dopasowania mocy chwilowej

18 System autonomiczny ODB Zalety: zapewnia zasilanie odbiornika nawet przy całkowitym braku oświetlenia (noc). Wady: spory koszt, konieczność kontroli stanu akumulatora Autonomia czas przez który odbiornik może być zasilany tylko z akumulatora

19 Wyspa napięciowa ODB ODB Zalety: potrafi dostarczyć w miarę stabilne zasilanie różnego typu odbiornikom (np. w domku letniskowym) Wady: wysoki koszt uzyskanej energii zawsze wyższy od energii sieciowej

20 Elektrownia fotowoltaiczna podpięta do sieci publicznej Zalety: najprostszy układ konfiguracyjny, cała wyprodukowana energia oddawana jest do sieci Wady: w Polsce brak uzasadnienia ekonomicznego

21 Schemat elektrowni PV podpiętej do sieci

22 Instalacja PV pracująca w Krakowie Suma całoroczna kWh= 720kWh/kWp/rok Suma całoroczna kWh= 695kWh/kWp/rok Suma całoroczna kWh= 720kWh/kWp/rok

23 Energia [kwh/dzień] Instalacja PV 2kWp Produkcja energii elektryczej z markizy Średnio 3,78kWh/dzień Dzień Suma całoroczna 1382kWh= 720kWh/kWp/rok

24 Instalacja PV (2kWp) pracująca w Krakowie

25 Systemy czysto fotowoltaiczne nie gwarantują ciągłości zasilania odbiornika!!!

26 W układach o krytycznym charakterze stosuje się hybrydowe systemy zasilania

27 Przykład hybrydowego systemu fotowoltaicznego z generatorem pomocniczym Generator PV Regulator ładowania Regulator napięcia Odbiornik DC Generator pomocniczy Akumulatory

28 Koncepcja systemu hybrydowego z połączeniem stałoprądowym Generator PV Regulator ładowania Odbiornik DC Turbina wiatrowa Prostownik / ładowarka Akumulator Inwerter Odbiornik AC Generator silnikowy Prostownik / ładowarka

29 Koncepcja systemu hybrydowego z połączeniem zmiennoprądowym Generator PV Inwerter Odbiornik AC Turbina wiatrowa Regulator ładowania Generator silnikowy Akumulator

30 Ciekawe obszary aplikacji PV Systemy zasilania awaryjnego np. Sunny Backup firmy SMA

31 Fotowoltaiczny system hybrydowy: Wybór odpowiedniego generatora pomocniczego Najważniejsze kryteria przy wyborze generatora pomocniczego: Zakres mocy Przechowywanie energii (zapas paliwa) Koszty Wymagania obsługowe Możliwość zdalnego uruchamiania Możliwość sterowania podczas pracy Sprawność Wpływ na środowisko Paliwo (typ, dostępność, cena)

32 Jako generatory pomocnicze można użyć: Fotowoltaiczny system hybrydowy: Wybór odpowiedniego generatora pomocniczego Generatory benzynowe Generatory diesla Generatory gazowe Generatory na biopaliwa Ogniwa paliwowe Generatory termoelektryczne Generatory termofotowoltaiczne Elektrochemiczne źródła energii Turbiny wiatrowe Mikroelektrownie wodne

33 Wskaźniki jakości pracy systemów fotowoltaicznych Solar Fraction (Fsol) udział energii słonecznej w całkowitej ilości energii zużytej przez odbiornik docelowo 100% Performance ratio (Pr) współczynnik wydajności określający stosunek rzeczywiście wyprodukowanej energii elektrycznej do energii, którą mógłby wyprodukować ten sam system pracując z nominalną sprawnością (ŋstc) Final Yield (Yf) uzysk końcowy średnia dzienna ilość wyprodukowanej energii odniesiona do zainstalowanej mocy