Ocena parametrów pracy instalacji PV z panelami monokrystalicznymi Dr hab. inŝ. Zbigniew Zapałowicz Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Wydział InŜynierii Mechanicznej i Mechatroniki Katedra Techniki Cieplnej
Wprowadzenie i cel pracy Od 1 lutego 1999 w KTC ZUT (PS) pracuje instalacja PV. W tym roku mija okres 10 letniej eksploatacji tej instalacji. Monitoring parametrów pracy tej instalacji pozwala na jej ocenę.
Schemat instalacji PV Promieniowanie słoneczne Panel PV DC Falownik Sieć AC
Opis instalacji PV 10 modułów PV typu M110 (firmy Siemens) Moduły połączone równolegle w dwie sekcje po 5 modułów Moc znamionowa instalacji 1100 W p Instalacja współpracuje z falownikiem typu Sunny-Boy
Instalacja PV Kierunek S Kąt nachylenia 44º Zestaw paneli PV na dachu budynku KTC
Parametry techniczne modułu M110 Parametr 110 Moc maksymalna P max Napięcie obwodu 43,5 V otwartego U OC Prąd zwarciowy I SC 3,45 A Napięcie w punkcie MPP U MPP Prąd w punkcie MPP I MPP Długość/szerokość Masa Wartość 35 3,15 1307/652 9,5 Jednostka W V A mm kg
Instalacja PV Falownik typu Sunny-Boy
Parametry techniczne falownika typu Sunny-Boy Moc nominalna Napięcie wejściowe Napięcie wyjściowe CięŜar Parametr Częstotliwość Sprawność maksymalna Wysokość/szerokość /długość Wartość 850 125-250 196-253 49,8-50,2 >93 90/322/180 18,5 Jednostka W V V Hz % mm kg
Instalacja PV System akwizycji danych
Okno główne programu Sunny Data
Monitorowane parametry Napięcie i prąd stały. Napięcie, prąd zmienny i moc przekazywana do sieci elektrycznej. Czas działania instalacji. Energia wytwarzana w danym okresie czasu. Energia wytwarzana od chwili uruchomienia instalacji.
Szczecin Podział obszaru Polski na rejony o róŝnych warunkach słonecznych
Szczecin Średnie roczne nasłonecznienie
Awarie i przerwy w działaniu instalacji Awarie systemu PV spowodowane uszkodzeniem falownika: od 01.11.2001 do 23.03.2002, energia elektryczna nie była wytwarzana. Przerwy w rejestracji danych spowodowane wyłączeniem systemu zbierania danych energia elektryczna była wytwarzana.
1200 1150 1100 1050 1000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 Roczna produkcja energii elektrycznej przez zestaw paneli [kwh] 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Roczna ilość energii elektrycznej wytworzonej przez zestaw paneli o mocy 1100 W
1050 1000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Roczna produkcja energii elektrycznej w przeliczeniu na 1W mocy zainstalowanej [Wh] Roczna ilość energii elektrycznej w przeliczeniu na 1 W mocy zainstalowanej
160 140 120 100 80 60 40 20 [Wh] 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Produkcja energii elektrycznej w poszczególnych miesiącach w przeliczeniu na 1W mocy zainstalowanej Miesięczna ilość energii elektrycznej w przeliczeniu na 1 W mocy zainstalowanej
160 140 120 100 80 60 40 20 0 [Wh] I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Miesięczna ilość energii elektrycznej w przeliczeniu na 1 W mocy zainstalowanej 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Produkcja energii elektrycznej w poszczególnych miesiącach w przeliczeniu na 1W mocy zainstalowanej
140 120 100 80 60 40 20 0 Średnia miesięczna produkcja energii elektrycznej [Wh] I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Średnia miesięczna ilość energii elektrycznej w przeliczeniu na 1 W mocy zainstalowanej
Na dzień 31.01.2009 instalacja PV wytworzyła 9821,3 kwh energii elektrycznej. Średnia roczna produkcja energii elektrycznej wynosiła więc 982,3 kwh. Zatem 1 W mocy zainstalowanej wytworzył rocznie około 893 Wh energii elektrycznej.
Dzienna produkcja e. el. w dniu 30.04 Dzienna produkcja e. el. w dniu 30.05 1999 2000 2001 2002
Dzienna produkcja e. el. w dniu 30.06 2000 2001 Dzienna produkcja e. el. w dniu 30.07 1999 2000 2001 2002 2003
Dzienna produkcja e. el. w dniu 30.08 1999 2002 2003
Dzienna produkcja e. el. w letnie bezchmurne dni 6,35 kwh 6,00 kwh 6,02 kwh 6,08 kwh 30.07.1999 28.07.2000 28.07.2002 11.08.2003
WNIOSKI W warunkach słonecznych odpowiadających połoŝeniu Szczecina 1 W mocy zainstalowanej instalacji PV wytworzył rocznie około 900 Wh energii elektrycznej. Ilość wytworzonej energii elektrycznej w miesiącach letnich jest około 5 do 6 razy większa niŝ w miesiącach zimowych tj. latem około 120 Wh, zimą około 20 Wh.
WNIOSKI W letni słoneczny dzień ilość wytworzonej energii moŝe osiągnąć wartość około 5,8 Wh z 1 W mocy zainstalowanej. Podane wartości pozwalają oszacować moŝliwości produkcji energii elektrycznej za pomocą instalacji PV.
WNIOSKI Gdyby wyprodukowana przez zestaw paneli PV (1100 W) energia elektryczna (9821,3 kwh) została sprzedana po cenie około 30 gr za 1 kwh to zysk wynosiłby zaledwie około 2946 zł. JeŜeli tą ilość energii elektrycznej wytwarza system elektroenergetyczny o sprawności około 36% to potrzebuje około 4,021 t paliwa umownego o wartości opałowej 29,31 MJ/kg.
Instalacja PV budynek KTC ZUT Dziękuję za uwagę