Czy dom energooszczędny musi być drogi? Sposoby przetwarzania energii słonecznej Bateria słoneczna (panel fotowoltaiczny) Mikroinstalacje fotowoltaiczne w budynkach mieszkalnych Kolektor słoneczny dr inż. Janusz Teneta C-3 pok. 8 (parter), e-mail: romus@agh.edu.pl Wydział EAIiIB Katedra Automatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH Kraków 03 Sprawność przetwarzania energii słonecznej Bateria słoneczna (panel fotowoltaiczny) Wrażliwość na wzrost temperatury Bateria słoneczna (panel fotowoltaiczny) ~8 % Kolektor słoneczny Kolektor słoneczny do 80 %
Wrażliwość na zacienienie (nawet częściowe) Nasłonecznienie w Europie Bateria słoneczna (panel fotowoltaiczny) Zastosowania fotowoltaiki Systemy wydzielone Syst. podłączone do sieci Systemy stacjonarne na budynkach Zastosowania indywidualne Zastosowania przemysłowe Odległe miejsca zamieszkania Rozproszone Scentralizowane wewnętrzne kalkulatory wagi elektroniczne zegarki narzędzia elektr. zewnętrzne ładowarki fontanny latarki światła ogrodowe telekomunikacja sygnal. drogowa telematyka tablice ogłosz. światła nawigacyjne oświetlenie elektr. systemy domów słonecznych wiejskie źródła zasilania ładowanie akumulat. prywatne dachy pokazowe/ szkolne zintegrowane z fasadami elektrownie wspólnoty właścicieli bariery dźwiękochłonne Nad above nachylonym sloped roof dachem (stand-off) (a) Na nach. dachu (b) Nad on płaskim flat roof, dachem tilted (c) Na on płaskim flat roof, dachu layed (d) Przed fasadą in front (e) of facade Na fasadzie (f) in facade Na dachu typu szedy (h) W formie markizy awning (h) telefony kom. numery domów wentylacja samochodowa łodzie i jachty ochrona katodowa zdalny nadzór górskie hotele i restauracje chłodnie medyczne uzdatnianie wody nawadnianie lampy uliczne szkoły Źródło : Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany, Sugan Solar System Solutions J.Teneta: "Możliwości wykorzystania fotowoltaiki w domach jednorodzinnych" 30.09.03 Kraków
Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV) Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV) źródło: Sugan Solar System Solutions, Źródło: http://www.treehugger.com/solartechnology Elementy budynków mieszkalnych wykonane z przepuszczających światło paneli fotowoltaicznych źródło: PV ezrack Panele fotowoltaiczne stanowiące część pokrycia dachowego Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV) Fotowoltaika zainstalowna na dachach budynków mieszkalnych źródło: http://sinovoltaics.com źródło: www.scientificamerican.com źródło: SOLÉ Solar Power Tile Dachówki fotowoltaiczne BAPV (doinstalowana do dachu) BIPV (zintegrowana z dachem) źródło: Stellar Energy Contrac
Wzrost temperatury [ 0 C] Fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV) Fotowoltaika doinstalowywana do budynków (BAPV) Fotowoltaiczny system zacienieniowy (markiza) AGH Budynek C-3 Eden Project, Cornwall, UK http://www.sharpmanufacturing.co.uk http://www.gipv.de/bipv_brochure.pdf źródło: SMA http://www.smapictures.com Powierzchnia niezbędna pod fotowoltaikę na budynku Temperatura pracy modułów PV Technologia Sprawność Powierzchnia kwp [%] [m ] Mono Si 0. 5.0 Poly Si 8.6 5. CdTe 0. 9.9 CIGS. 8. HIT 7.3 5.8 Amorphous Si 7.5 3.3 Barwnikowy. 9.0 Nagrzewanie się modułów wystawionych na promieniowanie słoneczne. Jeśli tylna powierzchnia modułu jest izolowana termicznie temperatura ogniwa może wzrosnąć nawet o 60 C powyżej temperatury otoczenia. Zaprezentowane wyniki pokazują temperaturę modułów zamontowanych bezpośrednio na termoizolacyjnej fasadzie (czerwone punkty) oraz na wysięgnikach ze szczeliną wentylacyjną. 60 0 0 0 Z chłodzeniem linear Regression: ÜT = 0,0 * l 0,6 Bez chłodzenia linear regression: ÜT = 0,06 * l +,7-0 0 00 00 600 800 000 Oświetlenie W/m ] Źródło : Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany; Solarpraxis AG, Berlin, Germany
Wpływ montażu na wzrost temperatury Sieciowe systemy fotowoltaiczne Źródło: SMA SYSTEM SOLUTIONS Różnice temperatury pomiędzy modułami słonecznymi a otoczeniem dla różnych sposobów montażu oraz spowodowane nimi straty produkowanej energii elektrycznej. Zintegrowana fasada (bez wentylacji). Zintegrowany dach (bez wentylacji). Zintegrowana fasada (słaba wentylacja). Zintegrowana fasada (dobra wentylacja) Montaż dachowy,(słaba wentylacja). Montaż dachowy (dobra wentylacja). Stelaż dachowy (b. dobra wentylacja). Moduł referencyjny (zamontowany swobodnie).. 8.9% 5.%.8% 3.6%.6%.%.8% 0.0% 3K 39K 35K 3K 9K 8K K 55K 3 Źródło : Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany. Generator fotowoltaiczny. Jednofazowy falownik sieciowy z regulacją mocy 3. Urządzenia sterujące i komunikacyjne. Publiczna sieć elektroenergetyczna DC AC Magistrala komunikacyjna Sieciowe systemy fotowoltaiczne Sieciowe systemy fotowoltaiczne Źródło: SMA SYSTEM SOLUTIONS Źródło: SMA SYSTEM SOLUTIONS 3 3. Generator fotowoltaiczny. Jednofazowy falownik sieciowy 3. Urządzenia sterujące i komunikacyjne. Publiczna sieć elektroenergetyczna 5. Wyłącznik (zdalnie sterowany) DC AC Magistrala komunikacyjna. Generator fotowoltaiczny. Trójfazowy falownik sieciowy z regulacją mocy 3. Urządzenia sterujące / komunikacyjne. Publiczna sieć elektroenergetyczna DC AC Magistrala komunikacyjna
Autonomiczny system hybrydowy (DC) Autonomiczny system hybrydowy (AC) 7 8 5 7 8 6 9 9 6 5 3 3 Źródło: SMA TechnologyCompendium Źródło: SMA TechnologyCompendium. Generator fotowoltaiczny. Regulator ładowania 3. Bank akumulatorów. Autonomiczny falownik 5. Odbiorniki stałoprądowe 6. Odbiorniki zmiennoprądowe 7. Generator pomocniczy 8. II Generator pomocniczy 9. Prostownik napięcia. Generator fotowoltaiczny. Falownik sieciowy 3. Falownik sieciowy / ładowarka. Bank akumulatorów 7. Generator pomocniczy 5. Publiczna sieć elektroenerget. 8. II Generator pomocniczy 6. Odbiorniki zmiennoprądowe J.Teneta: "Mikroinstalacje fotowoltaiczne w budynkach mieszkalnych" 30.09.03 Kraków Zasada działania systemu wyspowego Źródło: SMA TechnologyCompendium System typu Sunny Backup Dzień : energia z PV jest większa niż potrzeby odbiorników (ładowanie akumulatorów) Noc: energia z PV = 0 odbiorniki zasilane są z akumulatorów Dzień : energia z PV jest mniejsza niż potrzeby odbiorników (dodatkowe zasilanie z akumulatorów) Źródło: SMA materiały promocyjne
Sunny Backup Set S Mały trójpak energetyczny Źródło: Katalog SMA 0 Art. 9u. Wytwarzanie energii elektrycznej w mikroinstalacji przez osobę fizyczną niebędącą przedsiębiorcą w rozumieniu ustawy o swobodzie działalności gospodarczej, a także sprzedaż tej energii przez tę osobę, nie jest działalnością gospodarczą w rozumieniu tej ustawy. Art. 9v. Energię elektryczną wytworzoną w mikroinstalacji przyłączonej do sieci dystrybucyjnej znajdującej się na terenie obejmującym obszar działania sprzedawcy z urzędu i oferowaną do sprzedaży przez osobę, o której mowa w art. 9u, jest obowiązany zakupić ten sprzedawca. Zakup tej energii odbywa się po cenie równej 80% średniej ceny sprzedaży energii elektrycznej w poprzednim roku kalendarzowym, o której mowa w art. 3 ust. pkt 8 lit. b. (czyli 80% z 0,36 PLN/MWh ) Możliwości wykorzystania energii słonecznej Koszt energii elektrycznej
Instalacje pilotażowe dane pomiarowe z działających instalacji FASADA PV C3 AGH,9kWp Średnio 708,3 kwh/kwp Przykładowy kosztorys Instalacja dachowa (dach płaski) o mocy ok. 30kWp: Projekt elektryczny 5000 PLN Projekt konstrukcji 5000 PLN Ekspertyza konstrukcji dachu 6000 PLN Projekt instalacji odgromowej 500 PLN Moduły PV 300 PLN/kWp Falowniki 000 PLN/kWp Układy monitorujące i sterujące 9000 PLN Zabezpieczenia DC i AC 300 PLN/kWp Okablowanie DC i AC (?) 00 PLN/kWp Konstrukcja wsporcza 50 PLN/kWp Montaż 00 PLN/kWp Wykonanie instalacji odgromowej 7000 PLN RAZEM (netto) ok 3 000 PLN Orientacyjny kosztorys na podstawie własnych badań rynku grudzień 0 Ciekawe projekty finansowe Ciekawe projekty finansowe BOŚ Projekt SAMOfinasujący się dom. Zainteresowany (musi posiadać działkę o powierzchni ok. 0ar) wybiera jeden z projektów domów o powierzchni ok. 00m i montuje na nim oraz na działce mikroinstalację fotowoltaiczną o mocy 0kW. Bank udziela kredytu na budowę domu i mikroinstalacji. Raty kredytu spłacane są z przychodów za produkcję energii w mikroinstalacji. Warunkiem uruchomienia programu jest uchwalenie ustawy o OZE z preferencyjnymi stawkami zakupu energii z mikroinstalacji fotowoltaicznej (ok.,3pln/kwh). Deutsche Bank PBC Kredyt z grantem (ujemnym oprocentowaniem) dla małych i średnich firm (maksymalny przychód roczny wynosi 50 mln euro, zatrudnienie do 50 pracowników) na inwestycje związane z efektywnością energetyczną i OZE. Budżet 0 mln Euro. Ogłoszenie na przełomie września i października br. NFOŚiGW Projekt Prosument dofinansowanie do budowy mikroinstalacji. Budżet 600 mln zł. Projekt powinien ruszyć do końca 03 roku. Projekt Bocian (wstępne założenia). Pożyczka Bocian ma wspierać m.in. budowę instalacji OZE. Pożyczka od do 0 mln zł, oprocentowanie WIBOR 3M -00 pkt bazowych (nie mniej niż proc), na okres do 5 lat. W przypadku fotowoltaiki instalacje o mocach 00 kwp- MW, kredyt do 75% wartości inwestycji. Budżet projektu 0mln zł. KOMISJA EUROPEJSKA Budżet UE8 na lata 0-00. Wspieranie energetyki rozproszonej. Niezależnie od funduszy strukturalnych (7mld ) na OZE przeznaczone jest 800mln. Wnioski składane będą bezpośrednio w Brukseli i nie będzie wymagany wkład własny.
Fotowoltaika a ekologia Zalety fotowoltaki System fotowoltaiczny * o mocy kwp zainstalowany w Polsce jest w stanie wyprodukować rocznie od 850 do 950 kwh energii elektrycznej * System stacjonarny w optymalnym ułożeniu i w warunkach czystego horyzontu Wielkości emisji zanieczyszczeń w roku 0 w wyniku spalania paliw w Elektrowni Bełchatów dla bloków - Emisja całkowita przypadająca na produkcję energii elektrycznej brutto Emisja jednostkowa z produkcji energii elektrycznej Emisja jednostkowa z produkcji energii cieplnej Jednostki kg/mwh kg/mwh kg/gj SO,678,67 0,0 NO x,3,336 0,078 pył 0,09 0,09 0,00 CO 0,383 0,38 0,05 CO 096 09 63,06 Nie emituje zanieczyszczeń Nie wytwarza hałasu Nie generuje wibracji Nie ingeruje w środowisko i przestrzeń * Łatwo ją zintegrować z budynkami Gwarancja parametrów paneli PV na 5 lat Dziękuję za uwagę!