1 / 49

ELEKTROSTROJARSKA ŠKOLA VARAŽDIN

ELEKTROSTROJARSKA ŠKOLA VARAŽDIN. ENERGETSKI DANI 2013 U VARAŽDINU 05.11.2013. Dragutin Hrastić. Kako i kada je počelo. Program AWERES 2008 godine Zajedno s udrugom Franjo Koščec, DOOR, SS Mate Blažina Labin. Energetski dani 2013.

mackenzie-griffin
Download Presentation

ELEKTROSTROJARSKA ŠKOLA VARAŽDIN

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ELEKTROSTROJARSKA ŠKOLA VARAŽDIN ENERGETSKI DANI 2013 U VARAŽDINU 05.11.2013. Dragutin Hrastić

  2. Kako i kada je počelo Program AWERES 2008 godine Zajedno s udrugom Franjo Koščec, DOOR, SS Mate Blažina Labin

  3. Energetski dani 2013 • Cilj programa, osposobiti učenika (odraslu osobu) za kvalitetno predlaganje, nabavu i montiranje opreme iz područja obnovljivih izvora • Prije svega solarnih toplinskih sustava i fotonaponskih sustava • Napravljen je program za izborni predmet te program za obrazovanje odraslih Monter solarnih sustava

  4. Prikupljena oprema za edukaciju i mjerenja SOLARNI TOPLINSKI SUSTAV OPREMLJEN KALORIMETROM

  5. Prikupljena oprema za edukaciju i mjerenja • Akumulator 150 Ah • Pretvarač 500 W

  6. Nabava dodatne opreme i edukacija

  7. Edukacija

  8. Oprema

  9. Fotonapon, kratak pregled • Srce fotonaponskog sustava je fotonaponska čelija • Ona energiju sunca u vidu svjetlosti pretvara u električnu struju • To se postiže dvoslojnom konstrukcijom čelije gdje se na prijelazu dva različito vodljiva sloja pojavljuje tzv ugrađeno električno polje 0,5-0,7 V

  10. Raspodjela energije koju odašilje sunce Valna dužina um

  11. Solarno zračenje Energija zračenja E = h · E Energija fotona h Plankova konstanta 6,63·10-34 Js  Frekvencija (= c/) c Brzina svjetlosti 3·108 m/s  Valna dužina Visoko frekventno zračenje je veće enrgije Zračenje sa manjom valnom dužinom je većeenergije Juni 2010 12

  12. Solarne ćelije Silicij Debeloslojne (150-300 µm) mc-Si mono kristalne < 20 % pc-Si poli kristalne< 16 % Tankoslojne (< 10 µm) -Si amorfne < 8 % µc-Si mikro kristalinske < 10 % manja potreba od Si Polikristalna ćelija Izvor: Schott AG Juni 2010 13

  13. Solarne ćelije Stupanj efikasnosti Stupanj efikasnosti modula stupnja efikasnostićelija Razlozi: Okviri Rastojanje između ćelija Oblik ćelija Mono kristalnaćelija Osnova je okrugla tanka ploča (baffer). Izvor: Stephan Kambortaki Juni 2010 14

  14. Solarne ćelije Silicijske solarne ćelije Proces proizvodnje Taljenje metalur. silicijum Sirovina: kvarcni pijesak Čišćenje polisilicijum 99,9999999(99)% electronic grade 99,99999(9) % solar grade Izvlačenje kristala / lijevanje mono/poli-kristalne Savijanje  Ingot mono kristalne Rezanje bafer (tanka ploča) 180-280 µm piljevina! Dotiranje (legiranje) poluvodić p (bor), n (fosfor), 1 µm Naparavanje kontakataZasjenjenje  presjek vodića Obrada površine antirefleks, < 100 nm Energetska potreba 300 kWh/m² (ćelija) energetska amortizacija Juni 2010 15

  15. Solarne ćelije Energetska amortizacija fotonaponskih(PV) postrojenja NjemačkaJužna Europa 1.000 kWh/m²·a 1.700 kWh/m²·a monokristalne 5,5 2,7 polikristalne 4,5 2,2 tankoslojne 3,7 1,7 trend 1,5 1,0 (svi podaci su u godinama) Izvor: E. Alsema, Utrecht University Juni 2010 16

  16. Solarna ćelija Strujno naponska karakteristika Ovisna o jačini zračenja sunca Struja kratkog spoja iK je proporcijonalna sa jačinom zračenja E. Juni 2010 17

  17. Solarna ćelija Strujno naponska karakteristika Ovisnost o temperaturi Napon praznog hoda pada sa porastom temperature Juni 2010 18

  18. Solarna ćelija Krivulja maksimalne snage Maximum-Power-Point (MPP) (maksimalna snaga) P = U ·I struja snaga Juni 2010 19

  19. Solarni moduli Standardna struktura Aluminijumski okvir Brtva Staklo EVA (etilen vinil acetat) Ćelije Tedlar folija (polivinil fluorid) Izvor: DGS Juni 2010 20

  20. Solarni moduli Serijsko povezivanje solarnih ćelija Tipična konfiguracija 72 solarne ćelije u seriji (U0 40…45 V) 2 bajpas diode u modularnoj priključnoj kutiji (1dioda na36 solarnih ćelija) Proizvodnja 36…216 solarnih ćelija u seriji 100-300 Wp 0,8 m  1,6 m … 1,25 m  2,15 m + – 12 ćelija Juni 2010 21

  21. Solarni moduli Zasjenjenje Struja~ zračenje Pojedinasolarnaćelija generira manju struju Smanjujese snaga modula Nezasjenjene ćelije guraju struju u nepropusnom smjeru preko zasjenjenećelije Lokalno povećanje temperature (hot spot) preko rezervne struje u zasjenjenoj ćeliji Dolazi do trajnih oštećenja ako su zasjenjenja trajna i česta i1 i2 i3 Juni 2010 22

  22. Solarni modul Kabliranje Multi kontakt MC4 Izvor: stecker shop Juni 2010 23

  23. Solarni moduli Kabliranje Električne karakteristike Dielektrična čvrstoča Napon stringa do 1.000 VDC Strujno opterećenje Ovisno o tipu ćelije3..15 A Montaža Zaštićeno od dodira, izolirano Zaštićeno od rezervne polarizacije Ostalo Otporno na vremenske utjecaje Izbjegavati labave spojeve i kablove Juni 2010 24

  24. Fotonaponska (PV) postrojenja Izvor: Christoph Riemer Juni 2010 25

  25. Fotonaponska (PV) postrojenja Ravni krovovi Na postolju Montirane na krovu Izvor: Energieagentur NRW Juni 2010 26

  26. Fotonaponska (PV) postrojenja Postavljena na kosim krovovima Krovna kuka Krovna kuka Konstrukcija za pričvršćivanje Izvor: Energieagentur NRW Juni 2010 27

  27. Fotonaponska (PV) postrojenja Priključna kutija generatora String-dioda String-osigurač DC prekidač = ~ Solarni generator String-rastavljačr Prenaponski odvodnik Inverter Juni 2010 28

  28. Fotonaponska (PV)postrojenja Inverter Tehničkeizvedbe Bez transformatora Visok stupanj efikasnosti Nema galvanske izolacije Po potrebi visoki naponi Nije odgovarajuće za sve modularne tipove Između ostalih – tankoslojni moduli Razlog: visok kapacitet modula prema zemlji S transformatorom Niži stupanj efikasnosti Veća masa Sigurno odvajanje, izolacija od50 Hz mreže Juni 2010 29

  29. Tipovi postrojenja Mrežno napajanje Solarni modul Istosmjerna struja  Inverter (1- ili 3-fazni)  Električno brojilo Izmjenična struja kWh Javna električna mreža Juni 2010 30

  30. Tipovi postrojenja Otočni sustavi Godišnja proizvodnja5 kWp postrojenje (D) 4.500 kWh Potreba za tročlano kučanstvo(D) 4.000 kWh Dali je dovoljno jedno 5 kWp postrojenje kao otočno rešenje? Prosječna godišnja proizvodnja Njemačka 850…1.000 kWh/kWp Južna Europa 1.200…1.500 kWh/kWp Prosječna potrebna površina kristalinska 7..10 m²/kWpamorfna 12..15 m²/kWptankoslojna 10..14 m²/kWp (u slučaju optimalne orjentacije) Juni 2010 31

  31. Tipovi postrojenja Otočni sustavi   Regulator punjenja Solarni generator inverter DC trošilo AC trošilo Solarna baterija Juni 2010 32

  32. OTOČNI FOTONAPONSKI SUSTAVIPRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA Otočni sustav (OFF GRID)

  33. PLANIRANJE OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVAKOMPONENTE SUSTAVA PV GENERATOR INVERTER REGULATOR PUNJENJA AKUMULATOR

  34. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA • 1. ODREDITI DNEVNU POTROŠNJU DOMAĆINSTVA • 2. ODREDITI SNAGU FOTONAPONSKOG GNERATORA • 3.ODREDITI GUBITKE U SUSTAVU, ODREĐIVANJE PRESJEKA VODIĆA (KABLOVA) • 4. ODABRATI KONTROLER PUNJENJA • 5. ODREĐIVANJE VELIČINE AKUMULATORA • Važne formule • P=UxI (W) • E=Pxt (Wh) ako se vrijeme mjeri u satima

  35. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA

  36. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA • Određivanje snage fotonaponskog generatora • Energija koju nam isporučuje fotonaponski generator nije konstantna nego se mijenja tijekom mjeseci i tijekom dana. • Za ispravan rad otočnog fotonaponskog sustava moramo imati i spremnik energije kojim premošćujemo dijelove dana kada nam proizvodnja iz fotonaponskog generatora nije dostatna. • Podaci koji su nam potrebni: a)mjesečna ozračenost u Wh/m2/danu • Podaci se mogu preuzeti sa stranica PVGIS

  37. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVAPotrebna snaga geneatora računa se po izrazu Ppv=Dnevna potrošnja/Srednja dnevna proizvodnja Dnevna potrošnja izražena u kWh Srednja dnevna proizvodnja (sa svim gubicima) za 1KWp

  38. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA

  39. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA • Određivanje potrebnog presjeka kablova • Prilikom planiranja otočnog fotonaponskog sustava potrebno je određenu pažnju posvetiti dimenzioniranju kablova • S obzirom da se radi o naponima 12, 24 V a snage mogu biti do kW struje koje teku kroz vodiće su značajne. • Zbog velikih struja može doći i do velikih padova napona ako kablovi imaju premali presjek. • Primjer: • Pretpostavke: Imamo 12 V FN generator • Snaga geneatora 700 W • Udaljenost od regulatora punjenja izosi 5 metara • Dozvoljeni pad napona u kablu iznosi 3%

  40. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA • Računamo potreban presjek kabla iz formule • A=(L·P)/(0,03·V2·κ) Gdje je • L dužina kabla (dužina pozitivnog i negativnog pola) m • P snaga koja se prenosi kablom W • V napon sustava V • κ specifična vodljivost m/Ωmm2 ( za bakar κ=56 za aluminij κ=54) • A=(10·700)/(0,03·122·56)=28,93 mm2 • Iz izračuna odabiremo prvi veći presjek koji postoji u prodaji.

  41. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA • Odabir akumulatora • Akumulator je uređaj za pohranjivanje (akumuliranje) električne energije • Njegov se kapacitet izražava u Ah (amper sati) • Koliko je enrgije pohranjeno u akumulator od 100 Ah • Ukupna energija = 100 Ah*12V=1200 VAh=1200Wh • To je teoretski iznos energije ako bi akumulator potpuno ispraznili • Naravno mi to nesmijemo jer bi nakon nekoliko ovakvih zahvata uništili akumulator • U prksi se uzima da se akumulator obično prazni do 50% svojeg kapaciteta • Energiju je potrebno pohaniti zbog tog da možemo premostiti one dane kada električne energije nemamo dovoljno zbog vremenskih utjecaja • Rezerva energije u akumulatorim se uzima od 2 do 15 dana ovisno o namjeni uređaja

  42. PRAVILA PLANIRANJA OTOČNOG FOTONAPONSKOG SUSTAVA • Formula za izračunavanje kapaciteta akumulatora • CAKU=(2·EDNEVNO·F)/U • CAKU= kapacitet akumulatora u Ah • EDNEVNO dnevna potrošnj energije • F broj dana autonomnosti • U napon sustava

  43. Priključna shema, dijagram opcionalno: priključna kutija generatora Invertor(ovdje: 1 fazni) Električno brojilo DC prekidač(samo ukoliko je potrebno, integriran u inverteru) Solarni generator AC zaštitni prekidač vodića Zaštitni prekidač glavnog voda Kućni priključak S = L1 S ~ L2 S L3 N PE S S S Sub distribucija Brojilo kupljene električne energije Juni 2010 44

  44. Ekonomska opravdanost izgradnje mrežnog fotonaponskog postrojenja • Cijena 1kWp cca 1700 eura • 10kWp cca 17000 eura • + troškovi priključka cca 2000 eura • UKUPNO 19000 eura • Očekivana godišnja proizvodnja • 950 hWh/kWp • Ukupno 9500 kWh električne energije

  45. Ekonomska opravdanost izgradnje mrežnog fotonaponskog postrojenja • Garantirana cijena električne energije • 2,63 kn/kWh • Godišnji prihod 2,63*9500=24985 kn • Investicija 142500,00 kn • Jednostavni period povrata investicije • =investicija/godišnjim prihodom • =142500/24985=5,7 godina

  46. Ekonomska opravdanost izgradnje mrežnog fotonaponskog postrojenja • Ugovor se potpisuje na 14 godina • Za nas ostaje 8,3 godine • Još zaradimo 207375,50 kn • Tko plača tu skupu struju??

  47. Ekonomska opravdanost izgradnje mrežnog fotonaponskog postrojenja • Za svaki kWh potrošene el. Energije izdvajamo 0,005 kn/kWh • Prosječna četveročlana obitelj troši oko 4500 kWh energije 22,50 kn • Godišnja potrošnja u Hrvatskoj • 16848 GWh (izvor www.eihp.hr) • cca 84 000 000,00 kn

  48. HVALA

More Related