Etapy Projektowania

Instalacji

Fotowoltaicznej

Analiza kosztów

Główne składniki systemu fotowoltaicznego

1 m2 instalacji fotowoltaicznej może dostarczyć rocznie 90-110 kWh energii

elektrycznej w warunkach klimatycznych Europy Północnej.

W zależności od funkcjonalnych wymagań stawianych systemowi, w jego

skład wchodzą poza modułami inne urządzenia, takie jak inwerter DC-AC,

bateria akumulatorów, kontrolery systemu, przewody i filtr

antyprzepięciowy. Każdy z tych elementów musi być indywidualnie

dobrany do projektowanej instalacji.

Pierwszym krokiem przy dokonywaniu doboru elementów instalacji

fotowoltaicznej jest określenie rodzaju instalacji. Może to być

- instalacja stacjonarna,

- nadążna (ang. sun-tracking),

- samodzielna (ang. off-grid)

- lub dołączona do sieci (ang. in-grid).

- hybryda inne

Najważniejszym problemem podczas projektowania samodzielnego

układu fotowoltaicznego jest dobór wielkości zasilania (modułów

ogniw PV i baterii akumulatorów) do poziomu zapotrzebowania na

energie elektryczna obiektu.

Sytuacja jest jeszcze trudniejsza, gdy źródło to ma być

wystarczające przez cały rok. Na niektórych obszarach prowadzi to

do nieekonomicznego zwiększania powierzchni modułów

fotowoltaicznych i baterii akumulatorów. Należy niekiedy

przeanalizować wspomaganie zasilania w okresach mniejszego

nasłonecznienia.

Podstawowym kryterium jest wymagana moc nominalna (od 2-4 kW

dla domu jednorodzinnego do kilkuset megawatów dla instalacji

naziemnych o największej skali) oraz miejsce montażu (dach o

określonym nachyleniu, elewacja budynku, samodzielny system na

stelażu) z uwzględnieniem wielkości systemu.

Przy wyborze rodzaju modułów PV należy wziąć pod uwagę, jak

różne rodzaje ogniw pracują w warunkach zmiennego

nasłonecznienia (ogniwa cienkowarstwowe osiągają lepsze

efekty przy słabym nasłonecznieniu niż ogniwa krystaliczne),

przy częściowym zacienieniu i w zmiennej temperaturze.

Moduły fotowoltaiczne są klasyfikowane wg nominalnej mocy wyjściowej

wyrażonej w Wp (peak Watt), czyli mocy wyjściowej, uzyskanej z danego

modułu w warunkach STC (Standard Test Conditions), odpowiadających

temperaturze modułu 25°C, natężeniu promieniowania słonecznego 1000 W/m2 i

rozkładowi spektralnemu promieniowania AM 1,5 (bezchmurne niebo w

południe).

Należy jednak pamiętać, że rzeczywiste warunki nasłonecznienia są zmienne i

zwykle otrzymuje się wartości mocy wyjściowej równe od 85 do 90% wartości,

odpowiadającej warunkom STC. Poza zmiennym nasłonecznieniem również

temperatura modułu rzadko odpowiada warunkom STC, a jej wzrost redukuje

otrzymywane napięcie i moc o ok. 0,5% na każdy 1°C, skutkiem czego

stuwatowy moduł o temperaturze 45°C wykazuje 10-procentowy spadek mocy i

faktycznie dostarcza 90 W. Oczywiście całkowity efekt energetyczny jest

uzależniony od ilości energii pochłoniętego promieniowania słonecznego.

W przypadku modułów PV nie zaleca się stosowania

koncentratorów promieniowania, które wprawdzie pomnażają ilość

padającego na moduł promieniowania, ale skutkuje to jednocześnie znacznym

wzrostem temperatury modułów, co prowadzi do ich uszkodzenia i jest przyczyną

utraty gwarancji producenta.

Należy pamiętać, że samooczyszczanie modułów jest możliwe przy kątach

nachylenia powyżej 15°. W niektórych przypadkach istotne są również

walory estetyczne, takie jak kolor ogniw i ram, ewentualnie brak ramy.

Niezależnie od pozostałych czynników względy ekonomiczne mają często

decydujące znaczenie.

Najpoważniejszym problemem podczas projektowania samodzielnych

układów fotowoltaicznych jest dopasowanie wielkości źródła zasilania (mocy

modułów PV) i baterii akumulatorów do poziomu zapotrzebowania na energię

elektryczną na podstawie oszacowanego dziennego zużycia energii elektrycznej.

Sytuacja staje się trudniejsza, gdy źródło to ma być wystarczające przez cały rok.

Na niektórych obszarach prowadzi to do nieekonomicznego zwiększenia

powierzchni modułów fotowoltaicznych i baterii akumulatorów.

Dlatego w przypadku korzystania z obiektu wyposażonego w instalację PV przez

cały rok zaleca się użycie systemu, w którym jest ona wspomagana przez inne

źródło energii elektrycznej w okresach niewystarczającego nasłonecznienia.

Jak określić ilość modułów?

Z wielu metod doboru generatora PV najprostsza bazuje na wartości mocy

nominalnej modułów, uwzględniając, wszelkie straty za pomocą

odpowiednich współczynników:

Eid = PPV Z1-Z2-Z3 - V

Gdzie:

Eid - wydajność energetyczna systemu PV (kWh/dzień), pokrywająca

dzienne zużycie energii elektrycznej,

PPV - poszukiwana moc nominalna modułów [kW],

Z1 - średnia dzienna ilość godzin słonecznych w warunkach STC (h/dzień)

(jest to współczynnik związany z położeniem Ziemi i miesiącem roku),

Z2 - współczynnik związany z odchyleniem od płaszczyzny poziomej,

Z3 - współczynnik związany z temperaturą modułu,

V - Starty

Jakie straty?

V = V1 - V2 - V3 = 0,76

V1 - współczynnik uwzględniający spadki napięcia, które mogą wystąpić na

przewodach (ok. 3%), i straty związane z użyciem akumulatora (ok. 3%). Tak

więc starty należy przyjąć jako 6%. Wydajność systemu powinna być

zredukowana przez V1= 0,94.

V2 - sprawność przemian energii elektrycznej w energię chemiczną i z

powrotem w elektryczną, które zachodzą w akumulatorach zależą od typu

akumulatora, jego wieku,, temperatury pracy, głębokości rozładowania oraz

wartości prądu ładowania i rozładowania. Średnio starty te można przyjąć

na poziomie 10%. A więc procesy te zachodzą ze sprawnością V2 = 0,9.

V3 - straty wiążące się z wahaniami napięcia, generowanego podczas

zmiennego nasłonecznienia i przy różnej temperaturze modułu, co

powoduje, że nie pracuje on w pobliżu punktu maksymalnego mocy.

Ostatecznie V3 = 0,9.

Ostateczni wielkość generatora (moc zainstalowanych modułów)

obliczamy ze wzoru:

Obliczenie przekroju przewodów elektrycznych z założeniem trzyprocentowych

liniowych spadków napięcia.

Dobór przewodów elektrycznych

Dobór wielkości akumulatora

Zadaniem akumulatora w systemie PV jest kompensowanie

niedopasowania zapotrzebowania na energię i poziomu dostarczanej

chwilowo energii elektrycznej. Związane jest to z porą dnia (więcej energii

zużywa się zwykle wieczorem, a otrzymuje w południe), ze zmiennością

natężenia padającego promieniowania i koniecznością posiadania

pewnego zapasu energii (na około 2 - 3 dni latem i 3 - 5 dni zimą).

W celu przedłużenia żywotności akumulatora pokrycie zapotrzebowania na

energię warto przewidywać z 50-procentowym zapasem, aby uniknąć

głębokiego rozładowania.

Żywotność akumulatorów szacuje się na siedem do 10 lat lub nawet

więcej, pod warunkiem właściwej eksploatacji. Zaleca się stosowanie

akumulatorów ołowiowych, przy czym akumulatory przystosowane

do wykorzystywania w instalacjach solarnych mają nieco

zmodyfikowaną strukturę w stosunku do używanych w motoryzacji,

głównie w celu wydłużenia ich trwałości.

Większość akumulatorów wymaga stosowania regulatora stanu

naładowania, który zapobiega głębokiemu rozładowaniu oraz

przeładowaniu

Istnieje kilka koncepcji zastosowania inwerterów w systemach

fotowoltaicznych.

a) układ kilku równolegle połączonych szeregów modułów PV, dołączony do

centralnego inwertera; ograniczenie do kilkuset kW mocy,

b) kilka szeregów modułów PV o mocy od 500 W do 2,5 kW, każdy dołączony do

inwertera,

c) inwertery dołączone indywidualnie do każdego z modułów; rozwiązanie

korzystne, gdy pojedyncze moduły są zacienione lub nie mają tej samej mocy

znamionowej.

Wykorzystanie Aplikacji internetowych:

Ilość energii uzyskanej z modułów fotowoltaicznych uzależniona jest od bardzo

wielu czynników. Kalkulator energii pozwala szybko przeliczyć produkcję

energii z instalacji fotowoltaicznej w zależności od:

technologii modułów

powierzchni dachu

mocy zainstalowanej

kąta pochylenia modułów

orientacji względem stron świata

www.ibc-solar.de

javascript:void(window.open('http://www.ibc-

solar.de/EN/fileadmin/content/Animationen/Solarrechner/solarrechner_in_e

n.swf','Kalkulator%20energii%20IBC%20-

%20Solar','resizable=no,location=no,menubar=no,scrollbars=no,status=no,

toolbar=no,fullscreen=no,dependent=no,width=706,height=485'))

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce – ANALIZA KOSZTÓW

Ceny modułów PV w zależności od mocy

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Struktura kosztów instalacji PV w zakresie mocy 1-100kW

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Porównanie kosztów montażu instalacji PV

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Struktura kosztów montażu instalacji PV w zakresie 1-100kW

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Ogólne koszty instalacji PV w zakresie 1-100kW

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Roczne koszty eksploatacyjne

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Struktura kosztów eksploatacyjnych instalacji PV w zakresie 1-100kW

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Koszty jednostkowe instalacji PV w zakresie 1-100kW

Instalacje fotowoltaiczne w Polsce - ANALIZA KOSZTÓW

Podsumowanie