Zasady działania: systemów fotowoltaicznych, turbin wiatrowych, ogniw paliwowych. Prowadzący: Bartosz Królczyk

Podobne dokumenty
Instalacje fotowoltaiczne

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

Ogniwa fotowoltaiczne

zasada działania, prawidłowy dobór wielkości instalacji, usytuowanie instalacji, produkcja energii w cyklu rocznym dr inż. Andrzej Wiszniewski

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń i jednostek 13 Przedmowa 17 Wstęp Odnawialne źródła energii 72

Symulacja generowania energii z PV

Laboratorium ogniw paliwowych i produkcji wodoru

Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)

STAN OBECNY I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA OGNIW PALIWOWYCH

OGNIWA PALIWOWE. Zapewniają ekologiczne sposoby wytwarzania energii w dobie szybko wyczerpujących sięźródeł paliw kopalnych.

Odnawialne źródła energii

CHP z ogniwem paliwowym Przegląd rynku

PORADNIK INWESTORA. instalacje fotowoltaiczne Perez Photovoltaic

108 Rozwiązania materiałowe, konstrukcyjne i eksploatacyjne ogniw fotowoltaicznych

Ilona Rubis Katarzyna Błaszczyk

Ćwiczenie 5. Testowanie ogniwa paliwowego wodorowego zasilanego energią pochodzącą z konwersji fotowoltaicznej

SOLARNA. Moduły fotowoltaiczne oraz kompletne systemy przetwarzające energię słoneczną. EKOSERW BIS Sp. j. Mirosław Jedrzejewski, Zbigniew Majchrzak

SYSTEM SOLARNY kw GENESIS SOLAR INVERTER. on-grid

Ćwiczenie 5. Testowanie ogniwa paliwowego wodorowego zasilanego energią pochodzącą z konwersji fotowoltaicznej

1. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA OGNIWA PALIWOWEGO

Fotowoltaika. Szansa na darmowy prąd

Technologia produkcji paneli fotowoltaicznych

Co to jest fotowoltaika? Okiem praktyka.

12. FOTOWOLTAIKA IMMERGAS EFEKTYWNE WYTWARZANIE PRĄDU I CIEPŁA

TEHACO Sp. z o.o. ul. Barniewicka 66A Gdańsk. Ryszard Dawid

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 4-EW ELEKTROWNIA WIATROWA

Część 1. Wprowadzenie. Przegląd funkcji, układów i zagadnień

Półprzewodnikami wykorzystywanymi w fotowoltaice, w zależności od technologii, są: krzem amorficzny,

Wykaz ważniejszych oznaczeń i jednostek Przedmowa Wstęp 1. Charakterystyka obecnego stanu środowiska1.1. Wprowadzenie 1.2. Energetyka konwencjonalna

Ogniwa paliwowe (fuel cells)

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

fotowoltaika Katalog produktów

Słoneczny Ustroń Wydział Środowiska i Rolnictwa Urzędu Miasta Ustroń Ustroń, Rynek 1

Fotowoltaiczne zestawy On-Grid dla domów prywatnych oraz firm

Odnawialne źródła energii w sektorze mieszkaniowym

LABORATORIUM Z PROEKOLOGICZNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ

FOTOWOLTAIKA TWOJA WŁASNA ENERGIA ELEKTRYCZNA. innogy Polska S.A.

Elektrownie Słoneczne Fotowoltaika dla domu i firmy

Badanie baterii słonecznych w zależności od natężenia światła

Nowoczesna fotowoltaika Immergas - efektywne wytwarzanie prądu i ciepła

Proekologiczne odnawialne źródła energii / Witold M. Lewandowski. - Wyd. 4, dodr. Warszawa, Spis treści

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ B.22

Czyste energie. Przegląd odnawialnych źródeł energii. wykład 4. dr inż. Janusz Teneta. Wydział EAIiE Katedra Automatyki

Proekologiczne odnawialne źródła energii : kompendium / Witold M. Lewandowski, Ewa Klugmann-Radziemska. Wyd. 1 (WN PWN). Warszawa, cop.

Lokalne systemy energetyczne

Stosowanie wieloźródłowych systemów bioenergetycznych w celu osiągnięcia efektu synergicznego

MATERIAŁY W BUDOWIE OGNIW PALIWOWYCH

Wykład 4 Energia słoneczna systemy PV

LABORATORIUM PRZEMIAN ENERGII

JEDNOKOMOROWE OGNIWA PALIWOWE

Wykład 3 Energia słoneczna systemy PV

MOBILNE STANOWISKO DO BADAŃ EFEKTYWNOSCI MODUŁÓW PV.

Wykorzystanie energii ze słońca na przykładzie Gminy Wierzchosławice doświadczenia, budowa i eksploatacja.

Fotowoltaiczne zestawy On-Grid dla domów prywatnych oraz firm

OGNIWA PALIWOWE W GENERACJI ROZPROSZONEJ

ZAŁĄCZNIK NR 10 Symulacja uzysku rocznego dla budynku stacji transformatorowej

Zasada działania. 2. Kolektory słoneczne próżniowe

Program Czyste Powietrze Szkolenie dla pracowników socjalnych Ośrodków Pomocy Społecznej

Instalacje fotowoltaiczne / Bogdan Szymański. Wyd. 6. Kraków, Spis treści

Słońce pracujące dla firm

3D, Podłączona do sieci instalacja fotowoltaiczna (PV) Dane klimatyczne RZESZOW/JASIONKA ( )

Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA - FOTOWOLTAIKA

Ośrodek Szkoleniowo-Badawczy w Zakresie Energii Odnawialnej w Ostoi

Instalacje fotowoltaiczne i solarne

PRZEGLĄD NOWOCZESNYCH TECHNOLOGII MIKRO I MAŁYCH INSTALACJI OZE ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Wykład: ENERGETYKA SŁONECZNA - FOTOWOLTAIKA

Systemy solarne Główne metody konwersji EPS

Rodzaje i konfiguracje systemów fotowoltaicznych

Tematy prac dyplomowych na kierunku Energetyka

SPOTKANIE INFORMACYJNE

Przetwarzanie energii: kondensatory

ZAŁĄCZNIK NR 09 Symulacja uzysku rocznego dla budynku garażowo-magazynowego

Wykład 3 Energia słoneczna systemy PV

FOTOWOLTAIKA KATALOG PRODUKTÓW

Przy montażu należy uwzględnić wszystkie elementy krajobrazu które mogą powodować zacienienie instalacji

SOLAR INVERTER GENESIS SOLAR INVERTER

Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne - Jastrzębska GraŜyna. Spis treści. Przedmowa Wykaz oznaczeń Wykaz skrótów

DOTACJA PROSUMENT NA ELEKTROWNIE WIATROWE

SILNIKI SPALINOWE 1 PODSTAWY INSTRUKCJA LABORATORYJNA BADANIE NIEKONWENCJONALNEGO NAPĘDU POJAZDU Z OGNIWEM PALIWOWYM

Bezemisyjna energetyka węglowa

Instalacje fotowoltaiczne (PV) w małej sieci gospodarstw domowych. Jacek Prypin, Krzyżowa

System Solarne stają się inteligentniejsze

Sprawozdanie z laboratorium proekologicznych źródeł energii

W związku z ogłoszonym przez Mazowiecką Jednostkę Wdrażania Programów Unijnych konkursem RPMA IP /16, Oś priorytetowa IV Przejście

Przetwarzanie energii: kondensatory

Możliwości magazynowania energii elektrycznej z OZE

Klima Pionki, czyli ochrona klimatu w mojej okolicy!

Hewalex wczoraj i dzisiaj. Instalacje solarne, pompy ciepła i fotowoltaika

Regionalny Program Operacyjny Województwa Podlaskiego na lata Oś Priorytetowa V. Gospodarka niskoemisyjna

Zielone Jaworzno montaż odnawialnych źródeł energii w budynkach jednorodzinnych Kolektory słoneczne Ogniwa fotowoltaiczne

WPŁYW POSTĘPU TECHNICZNEGO NA WYDAJNOŚĆ SYSTEMÓW FOTOWOLTAICZNYCH ML SYSTEM S.A.

Energia ze źródeł odnawialnych i jej wykorzystanie / Grażyna Jastrzębska. Warszawa, Spis treści

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

Przedsiębiorstwo. Klient. Projekt. Laminer. Wprowadź w Opcje > Dane użytkownika. Laminer

Czy mamy szansę wygrać walkę ze smogiem?...

Wirtualne elektrownie

Ćwiczenie nr 3. Badanie instalacji fotowoltaicznej DC z akumulatorem

LABORATORYJNE CENTRUM ROZWOJU TECHNOLOGII FABRYKA SYSTEMÓW WIATROWO-SŁONECZNYCH. Jawornik k/krakowa

Jak łapać światło, ujarzmiać rzeki i zaprzęgać wiatr czyli o energii odnawialnej

10.2. Źródła prądu. Obwód elektryczny

Transkrypt:

SZKOLENIE OZE w ramach projektu: Odnawialne Źródła Energii - pilotażowy projekt przygotowujący wielkopolskie szkoły zawodowe do poszerzenia oferty edukacyjnej o technologie OZE Zasady działania: systemów fotowoltaicznych, turbin wiatrowych, ogniw paliwowych Prowadzący: Bartosz Królczyk

ZASADY DZIAŁANIA FOTOWOLTAIKI

Co to jest fotowoltaika (PV)? Jak to działa? Klasyczne ogniwo fotowoltaiczne działają na skutek zjawiska fotoelektrycznego wewnętrznego (fotovoltaic effect) Ogniwo składa się z dwóch warstw krzemu: typu p i typu n przedzielonych barierą potencjału, który powoduje przesuniecie ładunków ujemnych i dodatnich Prąd wytwarzany w tym procesie jest prądem stałym! Elektroda dodatnia Źródło: Solaris AG Elektroda ujemna Krzem typu p Krzem typu n Bariera potencjału 3

Fotowoltaika (PV). Od ogniwa do farmy Liczba ogniw słonecznych połączonych ze sobą i zamontowane w konstrukcji nośnej lub na ramie nosi nazwę modułu fotowoltaicznego lub panelu fotowoltaicznego. Moduły przeznaczone są do zaopatrywania w energię elektryczną wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych, od małych konstrukcji, aż po ogromne elektrownie słoneczne, czyli tzw. farmy fotowoltaiczne. Ogniwo fotowoltaiczne Moduł (panel fotowoltaiczny) Układ modułów (ang. array) 4

Fotowoltaika (PV). Budowa modułu Zestaw fotoogniw jest umieszczony pomiędzy warstwami folii PET i EVA oraz szybą ze szkła hartowanego. Całość jest hermetycznie laminowana i oprawiona sztywną, lekką ramą, zazwyczaj aluminiową, zapewniającą wytrzymałość mechaniczną modułów i ułatwiającą ich montaż. Konstrukcja musi zapewniać dobrą odporność na warunki atmosferyczne przez cały okres Źródło: Solaris AG eksploatacji, który wynosi powyżej 25 lat. Tego typu moduły fotowoltaiczne są z powodzeniem stosowane na całym świecie, zarówno na małą, jak i na bardzo dużą skalę (np. w elektrowniach słonecznych). 5

Fotowoltaika (PV). Budowa systemu Oprócz paneli fotowoltaicznych system składa się z następujących elementów: Inwerter (falownik) Wyłącznik prądu stałego Wyłącznik prądu zmiennego Skrzynki rozrządu Licznik prądu (opcjonalnie) kontrolera ładowania akumulatorów (opcjonalnie) banku akumulatorów Wyłącznik prądu DC 5 modułów połączonych szeregowo Falownik Wyłącznik prądu Źródło: (inwerter) Solaris AG AC Skrzynka rozdzielcza Sieć 6

Fotowoltaika (PV). Od czego zależy ilość uzyskiwanej energii? Nasłonecznienie Szerokość geograficzna Klimat Zacienienie obszaru Kąt nachylenia modułów 7

Nasłonecznienie W Europie na 1 m 2 przypada od 600KWh do 2000KWh Najlepsze warunki mają Hiszpania, Włochy i Turcja Mapa interaktywna JRC Źródło: GlobEnergia 4/2008 8

Nasłonecznienie W Polsce na 1m 2 przypada około 1000KWh Różnice w nasłonecznieniu wynoszą mniej niż 5% Źródło: GlobEnergia 3/2009 9

Zacienienie obszaru Na zacienienie obszaru mają wpływ: Ukształtowanie terenu Budynki Roślinność Instalacje Badanie zacienienia wymaga obliczeń związanych z rocznym ruchem słońca po nieboskłonie Źródło: Solar Pathfinder 10

Kąt nachylenia modułów Moduły produkują najwięcej prądu gdy promienie słońca pają na nie bezpośrednio i prostopadle. Optymalny kąt nachylenia modułów różni się w zależności od szerokości geograficznej i pory roku. Dla modułów stacjonarnych optymalny kąt nachylenia modułów to: Gdańsk Katowice Źródło: http://solarelectricityhandbook.com/solar-angle-calculator.html 11

Rodzaje technologii ogniw fotowoltaicznych Ogniwa pierwszej generacji ogniwa z krzemu monokrystalicznego 14%-25% sprawności ogniwa z krzemu polikrystalicznego, multikrystalicznego 11.5%-20% sprawności ogniwa z krzemu amorficznego (najniższa sprawność najniższa cena) 5%-12% sprawności Ogniwa drugiej generacji ogniwa z tellurku kadmu CdTe 8-5% sprawności ogniwa z mieszaniny miedzi, indu, galu, selenu w skrócie CIGS od 11%- 5% ogniwa Grätzel'a DSSC (dye-sensitized solar cell) od 7%-10% sprawności ogniwa z krzemu amorficznego i mikrokrystalicznego ok 7%-10% ogniwa organiczne z polimerów rekord 5% - 7,6% Ogniwa trzeciej generacji Źródła: Photovoltaic Systems. James P. Dunlop i blog Solaris: http://solaris18.blogspot.com/ 12

Podział systemów fotowoltaicznych Ze względu na technologię: Monokrystaliczne - najbardziej sprawne (do 40% sprawności w laboratorium, do 25% sprawności w masowej produkcji) Multikrystaliczne mniej sprawne (do 35% w laboratorium i 20% w produkcji) Amorficzne drukowane na różnych powierzchniach (sprawność do 15%) 13

Podział systemów fotowoltaicznych Podłączone do sieci (in-grid) Mogą ale nie muszą urzywać systemów akumulatorow jako zasilania awaryjnego (back-up) Wymagają dodatkowych zabezpieczeń w razie awarii sieci i dostosowania do standardów przesyłu Rozwiązują problem przechowywania energii Odłączone od sieci (off-grid) Wymagają systemu akumulatorów Drogie i mniej efektywne Możliwość wykorzystania urządzeń na prąd stały Systemy hybrydowe Wiatrowe i słoneczne Słoneczne i biomasa 14

Zastosowania systemów fotowoltaicznych Przenośne zastosowania Pojazdy (przyczepy kampingowe, jachty) Oświetlenie tymczasowe, sygnalizacja świetlna Elektronika przenośna Elektryczność awaryjna Źródła wspomagające Budynki pasywne i energetycznie dodatnie (BIPV) Napęd pomp ciepła Zastosowania oddalone od sieci Budynki nie podłączone do sieci Oświetlenie oddalone od sieci Komunikacja (wieże telefonii komórkowej) Sygnalizacja oddalona od sieci (znaki na autostradzie, boje na morzu) Instalacje badawcze Pompy wodne Zastosowania w kosmosie Satelity i urządzenia badawcze Międzynarodowa stacja kosmiczna Pojazdy autonomiczne (Spirit, Opportunity) 15

Zastosowania systemów fotowoltaicznych Przyczepy Wbudowane w architekturę 16

Zastosowania systemów fotowoltaicznych Sygnalizacja świetlna System monitoringu Oświetlenie 17

Zastosowania systemów fotowoltaicznych 18

Zastosowania systemów fotowoltaicznych 19

Zastosowania systemów fotowoltaicznych 20

Zastosowania systemów fotowoltaicznych 21

Zastosowania systemów fotowoltaicznych Elektrownie słoneczne na dużą skalę elektrownia słoneczna Serpa o mocy 11MW zajmująca 90 akrów w Portugalii Elektrownia w Wierzchosławicach koło Tarnowa elektrownię fotowoltaiczna o mocy 1MW, zajmująca 2 ha Pierwsza sprzedająca prąd do sieci! Całkowity koszt inwestycji to około 10,5 mln zł brutto 22

ZASADY DZIAŁANIA TURBIN WIATROWYCH

Skąd się bierze wiatr i jego energia? Wiatr to poziomy ruch powietrza względem powierzchni ziemi. Wiatry są wywołane są różnicą ciśnień atmosferycznych oraz różnicami w ukształtowaniu powierzchni. Wiatr jest jednym ze składników pogody, w tym celu podaje się siłę wiatru (prędkość w m/s lub km/h) i kierunek, z którego wieje. 24

Dlaczego wiatrak się kręci? Profil skrzydła zbudowany jest tak aby stworzyć dwie powierzchnie o różnych długościach. Obracanie się rotora siłowni wiatrowej spowodowane jest różnicą ciśnień między górną a dolną częścią płata skrzydła wiatraka, który swoją budową przypomina skrzydło samolotu.

Dlaczego wiatrak się kręci? Przy ich opływie przez wiatr po stronie wklęsłej skrzydła (krótsza, dolna część płata) powstaje ciśnienie wyższe niż po stronie wypukłej (dłuższej, górna część). Różnica ciśnień powoduje powstanie siły ciągu, która wprawia w ruch wiatrak, skierowaną w stronę niższego ciśnienia. Slajd 26 z 33

Trochę wzorów w A E 1 m w 2 2 m A t w Powierzchnia zataczania ma znaczenie! P E 1 A w 3 t 2

Średnica powierzchni zataczania a moc znamionowa wiatraka

Trochę wzorów V V 2 1 H H 2 1 Wysokość słupa ma większe znaczenie! Opis 0,1 Idealnie gładki teren (spokojna woda) 0,2 Płaski teren trawiasty 0,3 Lasy albo pagórki, budynki (<100m) 0,4 Blisko budynków i drzew (<50m) 0,5 Wśród drzew i budynków (teren zabudowany) 0,6 Teren otoczony przez wysokie drzewa i wysokie budynki 29

Typy turbin wiatrowych 30

sensory ultradźwiękowe skrzydło skrzynia przekładniowa główny wał łożyska obrotu skrzydeł jednostka hydrauliczna transformator wysokich napięć generator

ZASADY DZIAŁANIA OGNIW PALIWOWYCH

Co to są ogniwa paliwowe? Ogniwa paliwowe (z ang. "fuel cell") to urządzenie, które energię chemiczną paliwa i utleniacza zamienia bezpośrednio w energię elektryczną. Wszystkie rodzaje ogniw paliwowych, w przeciwieństwie do tradycyjnych metod, generują elektryczność bez spalania paliwa i utleniacza. Pozwala to na uniknięcie emisji szkodliwych związków, m.in. tlenków azotu, siarki, węglowodorów (powodujących powstawanie dziury ozonowej) oraz tlenków węgla 33

Co to są ogniwa paliwowe? We współczesnych ogniwach paliwowych najczęściej wykorzystywanym paliwem jest wodór (H2), natomiast utleniaczem jest tlen (O2) dostarczany do urządzenia w czystej postaci lub wraz z powietrzem atmosferycznym. W ogniwach paliwowych wykorzystaćmożna również inne paliwa takie jak: metanolem CH3OH i węglem (w różnych postaciach), metan CH4, kwas mrówkowy HCOOH, hydrazyna N2H4, a także amoniak NH3. 34

Jak działa ogniwo paliwowe? Ogniwo paliwowe jest urządzeniem elektrochemicznym, które zamienia energię chemiczną paliwa bezpośrednio w energię elektryczna z wysoką sprawnością. Na anodzie: Na katodzie: Następnie: 35

Jak działa ogniwo paliwowe? Ogniwo nie posiada ruchomych części i jego działanie jest zbliżone do zwykłej baterii. Z tą różnicą, że baterie trzeba okresowo ładować, a ogniwo oddaje energię tak długo, dopóki jest zasilane paliwem (wodorem). Produktami reakcji zachodzących w ogniwie jest prąd, ciepło i para wodna jest to więc urządzenie bezpieczne dla środowiska. 36

Zastosowanie ogniw paliwowych 37

Najczęstsze rodzaje ogniw paliwowych PEM (Proton Exchange Membrane lub Polimer Electrolyte Membrane) - na czysty wodór - stosowane głównie do napędzania pojazdów oraz do budowy stacjonarnych i przenośnych generatorów energii. DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) na metanol - używane są do budowy baterii dla urządzeń przenośnych AFC (Alkaline Fuel Cell) na roztwór KOH - ogniwa AFC zastosowane zostały na promie kosmicznym Apollo do kogeneracji energii elektrycznej i ciepła. Solid Oxide (SOFCs) - posiadają membranę wykonaną z ceramiki tlenkowej - stosuje się w budowie stacjonarnych generatorów energii elektrycznej i ciepła, pracujących w sposób ciągły z jednakowym obciążeniem 38