¿ ÀОЧАВАЊЕ И - smeits.org.rs · seminar društva za obnovljive izvore električne...

ПРОУЧАВАЊЕ И ПРОЈЕКТОВАЊЕМРЕЖОМ ПОВЕЗАНИХ

ФОТОНАПОНСКИХ СИСТЕМАУ ГРАДОВИМА

Зоран Николић

Seminar Društva za obnovljive izvore električne energije: Fotonaponski sistemi u gradovima, 27. mart 2018. 1

САДРЖАЈ

1. Увод2. Опште о фотонапонској конверзији3. Биланс снаге и енергије4. Потрошња електричне енергије5. Снага и енергија сунчевог зрачења6. Аутономни и мрежом повезани системи7. Пример: Средња школа Гимназија Параћин8. Пример: Пијаца на Новом Београду9. Пример: Заједничка потрошња у зградама10. Пример: Гаража Обилићев венац11. Пример: Систем за наводњавање пољопривредног

добра



1. Увод


Невада, 70 MW


Раст укупне снаге фотонапонских електрана у свету

Година 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 Инсталисано (GW) 51,2 76,6

Укупно (GW) 229,9 306,5 400 500 600 700


2016. године Абу Даби - цена електричне енергије 24,4 USD/MWhUS банка Лазард - цена електричне енергије из мрежом повезне фотонапонске електране јефтинијаод цена електричне енергије добијене из когенерације, угља или нуклеарне електране.

Промене цена електричне енергије добијене из соларне електране и ветроелектране


Светско становништво, процена и предвиђања 1.950 – 2.050

Енергија је кључни проблемданашњице

• Услов раста стандарда и БНД• Потреба због повећања

становништва на Земљи


1kWh = 3412Btu

Потрошња енергије у свету између 1990. и 2040. године


Процентуална потрошња енергије у свету према врсти енергента


0

5

10

15

20

25

30

35

40

En

erg

ija (

PW

h)

2007 2015 2020 2025 2030 2035

Godina

Proizvodnja električne energije u svetu prema vrsti

goriva, 2007. - 2035.

Tečna goriva

Ugalj

Prirodan gas

Obnovljivi

Nuklearna

Производња електричне енергије у свету од 2007. до 2035. године према врсти горива


p – n спој

Планкова константа

hch

E

2. Опште о фотонапонској конверзији

c

h

Енергија сунца је енергија фотона иликвантова енергије

Фреквенција фотона

Таласна дужина фотона

Брзина светлости

Js34106,6

sm /103 8


Ограничавајући фактори примене соларних ћелија

• Теоријска ефикасност соларне ћелијеизноси око 24%

• Реална око 16%• Нови типови соларних ћелија


Редно и паралелно спајање фотонапонских ћелија


Перспектива


3. Биланс снаге и енергије

m

i

ioii

u kkPn

P

hPE uu

em степен корисности или степен искоришћења електромотора.

коефицијент оптерећења мотора

.

ok

коефицијент истовременостиik

Укупна снага одређене групе потрошача

Укупна дневна потребна енергија


ЕЛЕКТРИЧНАОПРЕМА

Ком.Јединичнаснага (W)

Степенкорисности

Степеноптерећења

Коефицијентистовремености

Укупнаснага

(W)

Времекоришћења

(h)

Енергијалети

(kWh)

Осветљење 20 12 0,90 1,00 0,8 173 5 864

Хладњаци 2 120 0,80 1,00 0,5 150 12 1.800

Алармни систем 1 80 0,80 1,00 1,0 100 24 2.400

Електронскиуређаји

5 80 0,85 1,00 0,4 188 12 2.256

Пумпа за воду 2 1.200 0,75 0,8 0,5 1.280 0,5 640

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

ЛЕТЊИ ПЕРИОД

ok

maxlE

Биланс електричне снаге и енергије у летњем периоду

ik

maxlP








(W)


(h)

Енергијазими

(kWh)

Осветљење 20 12 0,90 1,00 1,0 216 8 1.726

Хладњаци 1 120 0,80 1,00 0,5 75 12 900

Алармни систем 1 80 0,80 1,00 1,0 100 24 2.400


5 80 0,85 1,00 0,6 188 12 2.256

Пумпа за воду 2 1.200 0,75 0,8 0,5 1.280 0,5 640

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

ЗИМСКИ ПЕРИОД

ok

maxzE

Биланс електричне снаге и енергије у зимском периоду

ik

maxzP








(W)


(h)

Енергијахаваријска

(kWh)

Осветљење 20 12 0,90 1,00 1,0 216 8 1.726

Хладњаци 3 120 0,80 1,00 0,5 225 12 2.700

Алармни систем 1 80 0,80 1,00 1,0 100 24 2.400


5 80 0,85 1,00 0,6 188 12 2.256

Пумпа за воду 2 1.200 0,75 0,8 0,5 1280 0,5 640

Климатизери 4 1.200 0,8 1,00 0,5 3.000 10 30.000

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Потрошач ... ... ... ... ... ... ... ... ...

ХАВАРИЈСКИ ПЕРИОД

ok

maxhE

Биланс електричне снаге и енергије у хаваријском периоду

ik

maxhP


Прорачун основних карактеристика фотонапонског система

maxmax,max,max hzln PPPP

Потребна енергија потрошача

nnn PIU Називни напон фотонапонског система

Случајеви аутономних и мрежом повезаних система

V

VnU

UU

bat

batn

192,144,120,96,72,48,24,12

12

VUV

UU

n

invertoran

850400

maxmax,max,max hzln ЕЕЕЕ

Потребна максимална снага потрошача


Избор основних компонената аутономног фотонапонског извора

nP

nn PU

1. Потребна енергија потрошача

2. Потребна снага потрошача

3. Време аутономног рада (не постоји, краткотрајно нпр. 15min, 1 дан, више дана

4. Номинални напон (приближно)

nЕ

АТ


Аутономно фотонапонско напајање


5. Избор фотонапонских панела(према потребној енергији за карактеристични случај, лето, зиму и

хаваријски период имајући у виду средње време инсолације и одабранитип фотонапонског панела)

6. Избор инвертора DC/AC – који напаја потрошаче(према снази – произвођач дефинише улазни DC напонпроверава се према полазној струји највећег потрошача)(Стевић)

7. Додатне карактеристике фотонапонских панела(редно и паралелно спајање)

8. Избор батеријских контролера DC/DC(према напону и струји)

9. Избор акумулаторске батерије(према потребној енергији увећаној за 25%)(Стевић и Шеваљевић)

1PT

En

A

n

ninvertora PP

nU

25,15 n

nh

U

EQ


Избор основних компонената мрежом повезаног фотонапонског извора

mP1. Потребна годишња енергија, вршна снага или смештајни простор

2. Према снази фотонапонског извора бира се 1 или више мрежних(string) инвертора.

3. Врши се избор фотонапонских панела

4. Распоређују се панели редно и паралелно

АЕ PVS

1U1P 1I


А. Лети б. Зими

Потрошња електричне енергије у Београду (MW)

4. Потрошња електричне енергије


Потрошња електричне енергије у породичној кући у Београду


Одређивање снаге дизел електричног агрегата

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 20 40 60 80 100 120

Normalized power P/Pn (%)

Die

se

l fu

el s

pe

cif

ic c

on

su

mp

tio

n Diesel fuel specific consumption (kg/kWh)

Diesel fuel specific consumption (l/kWh)

Total diesel fuel specific consumption (l/kWh)


Једнополна схема напајања


Дневни дијаграмифотонапонске

електране 5,06 kWу карактеристичнимданима 2017. године

5. Снага и енергија сунчевог зрачења


Мрежом повезан систем фотонапонских панела

Власник Средња електротехничка школа „Раде Кончар“ - www.netinvest.rs

Инсталисана снага 5,06 kW

Оријентација 0°

Нагиб 35°


Биланс

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#


Месечна производња електричне енергије у Београду током 2012. године

Фебруар 92kWh (107kWh) енергије средње време (0,75h)Август 890kWh (1.035kWh) енергије средње време (6,67h)


Производња електричне енергије по месецима у Бедограду


Годишња производња електричне енергије из фотонапонских панела у Београду

0

200

400

600

800

1000

1200

Ele

ctr

ic e

ne

rgy

pro

du

cti

on

(k

Wh

)

January April July October

Month 2013

Loses (kWh)

Yield (kWh)

Годишње 6.220kWh

+ 12% (6.966kWh)Број сунчаних сати 1.399 hДневно просечно 3,83 h

Инвестициона цена 11.000 Evra Годишња зарада 1.430 EvraПовраћај инвестиције 7,7 godine


Специфични показатељи за подручје Београда

Услови

• Степен корисности 16 %• за нагиб од 35 степена• Оријентација ка југу

Специфични показатеље

Сунце пуном снагом обасјава фотонапонске модуле 1.245 часова годишње или 3,41 часовапросечно дневно.

Номинална снага по јединици површине фотонапонских модула износи 160 W/m2

Са 1 m2 фотонапонских модула може се добити током 1 године 199,2 kWh електричне енергије. Лети се просечно добија око 900 електричне енергијеЗими се просечно добија око 200 електричне енергије

2/ mWh

2/ mWh


Процентуална корекција производње електричне енергије из фотонапонских панелаоријентисаних ка југу а постављеним под различитим углом


Процентуална корекција производње електричне енергије из фотонапонских панелапостављених под оптималним углом (35 степена) а различитом оријентацијом


Фотонапонска електрана у Кладову снаге 2MW


Производни капацитети у Републици Србији и годишња производња електричне енергије


Фотонапонско напајање потрошача електричне енергије у Србији

Фотонапонско напајање

Годишње потребе у Републици Србији износе око 34 TWh електричне енергије. До 11 TWh електричне енергије добија се из хидроелектрана.За годишње добијање 23 TWh електричне енергије потребнa је номинална снага фотонапонских модула

18,48 GW За годишње добијање 23 TWh електричне енергије потребно је око 115,5 km2 соларних панела или

квадрат основних димензија 10,75 km (на пример: 35 % површине Делиблатске пешчаре).Аkо цена данас доступних фотонапонских модула износи око 0,5 $/W, укупна цена фотонапонске

електране износила би око 9,24 милијарди $.


6. Аутономни и мрежом повезани системи


Аутономни системи су углавном усложени ради поузданости


Напајање нужног осветљења у манастиру


Речни пловни пристан у Београду


7. Пример: Средња школа Гимназија Параћин



Номинална снага 30 kW

Електрична енергија годишње

32.868kWh

Потреба око 30% енергије


Мрежом повезан фотонапонски систем


8. Пример: Пијаца на Новом Београду


Варијантно решење постављања фотонапонских панела

Јужни и бочни делови740 панела по 160 W = 118,4kW2 string инвертора по 80kW

Источни и западни деоТермални колектори

Централни део1.200 панела по 250 W = 300kW4 string инвертора по 100kW


9. Пример: Заједничка потрошња у зградама

Свести заједничку потрошњу на нулу! Кућа нулте потрошње електричне енергије

Дневна потребна енергија 3,5 kWhМаксимална снага 1,5 kWПотрошња енергијe током 4 часа 1.053 Wh

Панели имају снагу 2kW.


Варијанта 1.


10. Пример: Гаража Обилићев венац


Пројектни задатак

Пројектни задатак:• Фотонапонска електрана 50 kW (покрива нормално оптерећење)• Хаваријско напајање 12 kW• Дизел агрегатско напајање 200 kW

Решење:• Фотонапонски панели 198 комада по 250 W• 3 string инвертора 20 kW• Уређај за беспрекидно напајање 20 kW• Акумулаторске батерије 44 комада 12V, 100Ah, C20


Фотонапонска електрана на крову гараже Обилићев венац


Фотонапонски панели

3 x 16 x 230 W = 11.040 W

Регулатор пуњења батерија

3 x 30A x 192 V

Акумулаторске батерије

16 x 12V x 575Ah C5

Инвертор

3 x 220V, 50Hz, 30kVA

Електромотор пумпе

7,5kW (7kW)

11. Пример: Систем за наводњавање пољопривредног добра


Фотонапонска електрана


Опрема


Дизел агрегат

Хвала на пажњи ! !


¿ ÀОЧАВАЊЕ И - smeits.org.rs · seminar društva za obnovljive izvore električne...

Documents