Проект bg04 - 04 – 05 – 13 - 09

Проект BG04 - 04 – 05 – 13 - 09

Министерство наенергетиката

Програма BG04 - 04 - 05„ОБУЧЕНИЕ И ОБРАЗОВАТЕЛНИ ДЕЙНОСТИ ЗА

ПОВИШАВАНЕ НА АДМИНИСТРАТИВНИЯ КАПАЦИТЕТ, СВЪРЗАН С МЕРКИТЕ ЗА ЕНЕРГИЙНА ЕФЕКТИВНОСТ И

ВЪЗОБНОВЯЕМИ ЕНЕРГИЙНИ ИЗТОЧНИЦИ“

Основни системи за оползотворяване на възобновяема енергия от слънцето

Замърсяване на природата от

традиционните източници на енергия


I. Системи за използване на слънчева енергия за

генериране на електроенергия.

Защо слънчева енергия?

Слънцето доставя енергия под формата на радиация, без

която животът на Земята не би могъл да съществува. Енергията се

генерира в ядрото на слънцето чрез сливане на водородни атоми с

хелий, които са до 98%. Част от масата на водорода се превръща в

енергия. С други думи, Слънцето е огромен термоядрен реактор. Тъй

като слънцето е толкова далеч от Земята, много малък процент

(около две милионни) от мощността му достига до земната

повърхност.


Слънцето достига земята за 8 мин. и 18 секунди.

Енергия от лъчение: Количеството енергия на слънчевата

светлина която достига до повърхността на Земята е еквивалентна на

около 10 000 пъти, на изискванията за покриване на енергия в света.

Следователно, само 0.01 на сто от енергията в слънчева светлина ще

трябва да бъдат впрегнати за покриване на общите нужди на

човечеството от енергия.

Мощност на лъчението :

- Горната атмосфера (постоянно лъчение) 1367 W/м²

- Земна повърхност около 1000 W/м²

За България

Хоризонтално лъчение: 1250 до 1500 kWh/m2

При оптимален ъгъл: 1350 до 1750 kWh/m2


ФОТОВОЛТАИК:

Терминът Фотоволтаици означава прякото преобразуване на

светлината в електрическа енергия(прав ток) чрез използване на соларни

клетки от полупроводници. Известен е още като „Фотоволтаичен

ефект“ и е открит от Бекерел през 1839г. Полупроводникови материали,

такива като силиций, галиев арсенид, кадмиев телурид или мед, индий,

диселенид се използват в тези соларни клетки. Кристалната слънчева

клетка е най-често използваният елемент.

Соларен модул се получава от подредени соларни клетки в една обща

рамка, защитени от външните атмосферни условия с изведени

положителен и отрицателен изводи. Най-често използваните

технологии за производство на модулите са: монокристални,

поликристални и тънкослойни клетки.


Соларен

Модул –

Монокристален

Фотоволтаичната система или соларния генератор в зависимост

от желаната мощност и напрежение, се състои от определен брой

паралелно и/или последователно подвързани фотоволтаични модули.

Модулите са закрепени на алуминиева конструкция. Фотоволтаичния

генератор може да бъде разположен на земя, на покрив, вграден в

сградата или в покрива.

Видове фотоволтаични системи :

1. Автономни – Това са тези системи при които произведената

енергия се използва за собствено захранване на консуматорите и в

същото време тя не е свързана към обществената мрежа (Off Grid).


На схемата по долу е изобразена автономна фотоволтаична система:


2. Мрежови (On Grid) – системи при които произведената

електрическа енергия се отдава изцяло в обществената мрежа.

Основно предимство на тези системи в режим на паралелна мрежова

експлоатация е в използването на обществената мрежа като идеално

средство за съхранение. При тези системи произведената енергия се

използва на 100 %, за разлика от другите системи(автономни).

По долу е дадена блоковата схема на такава система:


II. Основни компоненти и функционално предназначение.

Компонентите на една фотоволтаична система са:

1. Носеща конструкция

2. Соларни модули

3. Окабеляване

4. Кутия за свързване към генератора

5. Главен шалтер за постоянно напрежение

6. Инвертор

7. Електромер

релса на покрива частично светлопропускливи


Ще разгледаме отделните компоненти.

1.1. Носеща конструкция

прост монтаж / демонтаж

срок на експлоатация - 20…30 години

нечувствителни на метеорологични условия

тегло - 20…25 кг./м²

място на монтажа

покрив

фасада

свободни площи

водач на кабела


2.2. Модули

образуване на проводящи канали, чрез последователно или

паралелно включване на модулите

- последователно включване


- паралелно включване

- смесено включване

3.3. Окабеляване

От съществено значение са:

напречно сечение на проводника

електрическа устойчивост - 1000 VDC

съединител (конектор)

защитен от съприкосновение

защита от електрическа дъга

защита срещу непредвидено разединяване

защита срещу неправилен поляритет

къси, успоредни кабелни трасета

няма претриване (мълниезащита)

без свободно висящи кабели

опасност от износване



4.4. Кутия за свързване на соларния генератор се използва при:

свързване на повече проводящи канали

снопове от проводящи канали

когато разстоянието от соларния генератор е много

дълго, се налага да се премине към по високо сечение на

кабела

постоянен ток - магистрален кабел

съоръжения за защита

5.5. Главен шалтер (DC) ключ.

Шалтера трябва да отговаря на изискванията за

допустимите стойности на напрежението и тока.

Като решение, последните години, DC ключа е вграден в

инверторите.


6.6. Инвертор

Инвертора е устройство което преобразува входното постоянно

напрежение и ток в променливо напрежение и ток. В зависимост от

системата на използване, има мрежови (grid) и островни (off grid)

инвертори.

Мрежовите се включват към обществената електрическа мрежа,

като използват параметрите и. В зависимост от точката на включване

на соларния генератор те биват:

- модулен инвертор – включва се непосредствено след модула

- фазов инвертор или стрингов инвертор

- многоканален инвертор – включват се повече от 2 стринга

- централен инвертор

- главен-подчинен инвертор

- оптимизатор на мощността


III. Основни изисквания към проектирането, монтажа и

експлоатацията

В тази тема ще разгледаме последователността на стъпките,

необходими да се извърши проектиране и оразмеряване на една

фотоволтаична инсталация. Действията са различни за мрежова(On

Grid) и автономна(Off Grid) системи.

1. Мрежови фотоволтаични инсталации.

– Стъпки:

желания на клиента


инвестиционни рамкови условия

транспортни условия

процедура за разрешение

тип инсталация – покрив, фасада, свободни площи

местоположение - полезна повърхност, засенчване

▪ място на монтаж - кутия за свързване към генератора, инвертор,

електромер

кабел – трасе, изтегляне

точка на свързване с мрежата

Ще разгледаме случаите на различни места на монтаж:

покриви

фасади

Свободни площи


Проектиране на разстояние при опорна конструкция.

Гранично условие - Свободни от засенчване

Съотношение d1/h (разстояние /височина)

Германия ( = 48°…54°) 3,1…4,5

Южна Европа ( = 35°…45°) 1,6…2,5

Коефициент на оптимално използване на площта

f = b / d


Повишение на температурата на модулите (стандарт STC)

Външна температура = 25 °C, лъчение E = 1000 W/m² , AM = 1,5

Проектиране и избор на Инвертор

▪ oбхват на мощността

▪ напрежение

▪ оразмеряване на соларния генератор

Съотношение към соларен генератор PWR = PGen 20 %

PWR много малка

• изключване при пълно натоварване

• преждевременно остаряване

PWR много голяма

• по-големи загуби в обхвата на частично натоварване

ситуация на засенчване, евентуално да се вземе предвид

ориентацията


2. Автономни фотоволтаични инсталации.

– При оразмеряването на една фотоволтаична автономна система проектирането

се осъществява винаги поетапно, започвайки от консуматорите. В това по-често е

и причината, автономните соларни системи да се оразмеряват с недостатъчен

капацитет и през периода на ползването им да не успеят да произведат и осигурят

достатъчно енергия.

– Често пъти определени „малки“ консуматори биват пренебрегвани в анализа на

енергийния баланс. Или след инсталиране на уредбата се добавят консуматори,

които не са били съобразени при първоначалното проектиране на системата.

– Затова трябва да се търси потенциал за енергоспестяване при консуматорите,

тоест да се използват консуматори с ниско потребление на енергия.

– Изчисляване на енергопотреблението:

– След като бъдат изяснени всички консуматори в автономната фотоволтаична

система, трябва да се пресметне приблизително необходимата енергия за

потребление. Общият брой на всички консуматори дава като сума определена

стойност за присъединяване на електрическата мощност. По формулата:

E = P . T където: E = енергия, P = мощност, T = време


– се подрежда специфичната продължителност на ползване на всеки консуматор

с цел определяне на необходимото количество енергия.

– Заедно с дневната продължителност за ползване за оразмеряването на

соларния генератор и големината на акумулатора се изискват познания за

целогодишното ползване на системата, та дори и за ежеседмичната

експлоатация. Понеже при акумулаторите става въпрос за кратковременно

съхранение, естествено соларния генератор за системата, която ще се ползва

само през лятото, трябва да се оразмери различно от такъв тип система за

целогодишно ползване.

– Също така при ползване на една инсталация изключително през уикенда може

да се намали броя на соларните модули при запазване на същия акумулаторен

капацитет, тъй като съответният ток за зареждане е налице за по-дълъг

период.

– При оразмеряването на соларния генератор, той трябва да бъде проектиран

така, че произведената енергия в лошите слънчеви дни и месеци на ползване,

трябва едва да превишава консумацията и системно обусловените загуби. За

определяне на фактическите енергийни добиви от соларните модули се

използват различни методи.


– За избора и изчисляването на фотоволтаичните системи

съществуват множество инструменти за симулиране и

оразмеряване. Те позволяват въвеждане на редица параметри,

като:

– Местоположение

– Разположение

– Консуматори (Off grid)

– Време на ползване (Off grid)

– Тип модул

– Тип инвертор

– Тип акумулатор (Off grid)

– Тип регулатор на зареждането (Off grid)

– Дължина на кабелите

– Конструкция на закрепване


Софтуери за проектиране на фотоволтаични системи

http://www.mauisolarsoftware.com

• Photovoltaik PV-DesignPro - различни версии

• Solarthermie SolarPro - различни версии

http://www.lapsys.co.jp

• Photovoltaik Solar Pro - 3D-анализ на засенчването

http://www.solinvest.de

• Photovoltaik SOLinvest - различни версии

Valentin Energiesoftware GmbH

http://www.valentin.de

• Photovoltaik PV*Sol - 3D- анализ на засенчването

http://www.pvsyst.com

• Photovoltaik Pvsyst - 3D-анализ на засенчването

http://www.mauisolarsoftware.com/

http://www.lapsys.co.jp/

http://www.solinvest.de/

http://www.valentin.de/

http://www.pvsyst.com/


IV. Икономическа оценка на системите за производство на

електрически ток и основни принципи при изготвяне на

технически задания за внедряването им.

През 2006г. Фотоволтаиците са имали световен пазарен дял от 95 на

сто, а в края на 2012г. общите соларни мощности в света възлизат на

100 гигаватпика(GWp).


За да се види дали една фотоволтаична инсталация е икономически

ефективна, трябва да се направи структура на разходите.

Разходи са всички компоненти на фотоволтаичната инсталация.

За това ще ги разгледаме с техните изисквания.

• гранични условия

– малки системи 10 kWp

– специфична инвестиция 2.420 €/kWp (вкл. ДДС)

– период средата 2010

– период средата 2014 / 1.45 €/kWp

• фотоволтаични модули

– решаващ фактор на разходите

– силно снижаваща се ценова тенденция

• инвертор

– снижаваща се ценова тенденция

– растящ срок на експлоатация


Основни параметри за направа на таблица за ефективността на

инсталацията:

– Изходни данни

• специфични инвестиционни разходи €/kWp

– финансиране, лихви % p.a.(год.)

– срок на кредита a.(год.)

• експлоатационни разходи €/a(год.)

– застраховки

– евентуално почистване

• резерви €/a(год.)

– смяна на инвертор

– добиви

• специфичен добив kWh/kWp

• повишаване качеството на захранването €/kWh

• евентуално избягване потребление от мрежата €/kWh


В таблицата при които:

• колоните са

– специфичен добив kWh/kWp

– Германия 800-1.000 kWh/kWp

– Южна Европа 1.200-1.600 kWh/kWp

• Редовете са:

– специфични инвестиционни разходи €/kWp

– Германия 2.420 €/kWp / 2010 г.

• обхват на таблицата

– себестойност на тока ct/kWh


На диаграмата по-долу ще видим мрежов паритет на себестойност за

фотоволтаичен ток и пренос на ток за частни домакинства.

Виждаме, че изравняването на разходите се достига през 2015г.

Една фотоволтаична инсталация е ефективна когато в рамките

на 8 години инвестицията е възстановена.


За осъществяване на инвестиционните намерения в сферата на

Фотоволтаичните системи в Република България се работи със следните закони и

наредби.

1. Закон за енергията от Възобновяемите източници (ЗЕВИ) –

ДВ, бр.35 от 03.05.2011 г.

а) В чл.8, чл.9, чл.10 и чл.11 от ЗЕВИ са описани задълженията и

правомощията на Областен управител, Кмет на община и Общинските съвети.

б) чл.24, т.1 и т.2 регламентират инсталирането на Фотоволтаични

системи на покривни и фасадни конструкции, на сгради-държавна, обществена и

частна собственост, с обща мощност – 30 kWp, както и производствени и

складови сгради с обща мощност – 200 kWp.

в) чл.25 когато инсталираните мощности се използват за собствени нужди,

както и че не се ползват преференции

г) чл.26 и чл.27 разглеждат условията за присъединяване на тези системи от

ЕРП

д) чл.31 и чл.32 са определени сроковете и преференциалните цени на

изкупуване


е) чл.34 – издаване на гаранции за произход на електрическата енергия

ж) чл.35 определя таксата за производство на електрическа енергия от

слънчева енергия

2. Закон за енергетиката и съответните наредби към този закон

3. Закон за устройство на територията

а) за системи по чл.24, т.1 и т.2 – се прилага чл.147, ал.1, т.14 от ЗУТ, като

се издава само разрешение за инсталиране от Главния архитект на общината,

- необходими документи за издаване на разрешението за инсталиране:

документ за собственост, както и съгласие (нотариално) от останалите

съсобственици, скица с виза за проектиране, проекти за фотоволтаичната сис-

тема – електрическа и конструктивна част ( VI категория строеж )

- за големите системи – разрешението е с Акт № 16,

4. Закон за енергийната ефективност

БЛАГОДАРЯ ЗА ВНИМАНИЕТО!

Инж. Недко Пашамов

Тел: 0879 97 30 33

[email protected]

Проект BG04 - 04 – 05 – 13 - 09

Министерство наенергетиката

mailto:[email protected]

Проект bg04 - 04 – 05 – 13 - 09

Documents