,,OPTYMALIZACJA TRÓJSYSTEMOWEGO

AUTONOMICZNEGO UKŁADU ZASILANIA ENERGIĄ

ODNAWIALNĄ W BUDYNKU MIESZKALNYM’’

mgr inż. Mirosław Mazur

mirekpolon@gmail.com

ZIMOWE WARSZTATY DOKTORANCKIE WEII 2016

LUBLIN 29-30.01.2016

POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział Elektrotechniki i

Informatyki

PLAN PREZENTACJI

Wprowadzenie

Charakterystyka energii słonecznej i

wiatrowej

Elementy trójsystemowego układu zasilana

Istotne problemy eksploatacyjne systemu

Funkcjonujący system zasilania budynku

Podsumowanie

slajd2z x31

• Wartość promieniowania słonecznego docierająca do granicy naszej atmosfery wynosi 1370 W/m²

• Rzeczywista wartość docierającego promieniowania

zależna jest od warunków atmosferycznych

1000 W/m2 700 W/m2 300 W/m2 50 W/m2

Energia słoneczna

slajd3z x31

Rejonizacja średniorocznych sum promieniowania słonecznego całkowitego padającego na

jednostkę powierzchni poziomej w kWh/m2/rok. Liczby wskazują całkowite zasoby energii

promieniowania słonecznego w ciągu roku dla wskazanych rejonów kraju

slajd4z x31

Jedną z najistotniejszych cech energii

wiatrowej jest jej duża zmienność,

stochastyczność, zarówno w przestrzeni

(geograficzna) jak i w czasie.

Prędkość wiatru, a więc i energia jaką można

uzyskać, ulega ciągłym zmianom

dziennym, miesięcznym i sezonowym.

Zarówno w cyklu dobowym jak i sezonowym (lato-

zima) obserwuje się korzystną zbieżność miedzy

prędkością wiatru a zapotrzebowaniem na

energię.

ENERGIA WIATRU

slajd5z x31

ROCZNY ROZKŁAD ENERGII WIATRU W PORÓWNANIU Z ENERGIĄ SŁONECZNĄ

slajd6z x31

Przykładowe potrzeby energetyczne budynku

mieszkalnego jednorodzinnego można podzielić

na kilka podstawowych grup: a. ogrzewanie pomieszczeń (c.o.),

b. przygotowanie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.),

c. oświetlenie,

d. potrzeby bytowe (gotowanie, inne urządzenia elektryczne).

7

Blokowy schemat badanego trójsystemowego

skojarzonego systemu zasilania budynku

8

KONTROLER

MPPT

Profil zużycia energii elektrycznej w typowym domu jednorodzinnym w którym zastosowano system fotowoltaiczny on-grid

9

Profil zużycia energii elektrycznej w typowym domu jednorodzinnym po zastosowaniu akumulacji wyprodukowanej energii z układu fotwoltaicznego w magazynach akumulatorowych

10

SYMULACJA SYSTEMU PV Z DNIA 18-06-2012

11

DANE POGODOWE NA BADANYM TERENIE

slajd12z x31

Średnia prędkość wiatru - start wykresu 2015-01-01

wykres tygodniowy, miesięczny, roczny

slajd13z x31

Minimalna prędkość wiatru - start wykresu 2015-01-01 00:00:00+01 (wykres dzienny)

Średnia prędkość wiatru - start wykresu 2015-01-01 00:00:00+01 (wykres dzienny)

Maksymalna prędkość wiatru - start wykresu 2015-01-01 00:00:00+01 (wykres dzienny)

slajd14z x31

DOKUMENTOWANIE BADAŃ SYSTEMU

slajd15z x31

rejestracja parametrów pracy generatorów oraz urządzeń

skojarzonych z systemem.

slajd16z x31

Pojemność

akumulatora

Czas pracy

odbiorników

300W [h] [Ah]

18 0,5

26 0,7

28 0.8

33 0,9

40 1,1

45 1,3

55 1.5

60 1.7

65 1,8

70 1.9

75 2.1

80 2,2

90 2.5

100 2,8

120 3,3

150 4,2

200 5,6

Zależność czasów podtrzymania zasilania zabezpieczanych odbiorników od

mocy obciążenia, przy różnych wariantach podłączonych do akumulatorów

slajd17z x31

ZASTOSOWANY SYSTEM FOTOWOLTAICZNY

slajd18z x31

ZASTOSOWANY SYSTEM FOTOWOLTAICZNY

slajd19z x31

16-01-2016 rok, godzina 12.45 temperatura – 3 stopień Cº

slajd20z x31

slajd21z x31

Zacienienie

slajd22z x31

Zdjęcie przedstawia straty w generacji energii jednego obwodu PV

spowodowane wystąpieniem opadów śniegu

Wykres produkcji energii w 2015 roku z systemu PV o mocy znamionowej 6,4 kW

Roczna produkcja energii - 6814,38 kWh

Produkcja roczna z kWp/PV - 1058,13 kWh/kWp

Powierzchnia modułów - 45,92 m²

Strata całkowita systemu - 13,79%

slajd23z x31

BADANE TURBINY WIATROWE

slajd24z x31

Roczna ilość wyprodukowanej energii przez badane

turbiny wiatrowe o sumarycznej mocy 3 kW – 2775 kWh/

2015 rok

slajd25z x31

Współczynnik wykorzystania mocy turbin 0,11

Zastosowane falowniki sieciowe oraz hybrydowe

slajd26z x31

Rysunek przedstawiający zastosowane podłączenia falownika hybrydowego

slajd27z x31

REJESTRACJA PARAMETRÓW PRACY GENERATORÓW ORAZ URZĄDZEŃ

SKOJARZONYCH Z SYSTEMEM.

28

Stanowisko monitorujące parametry systemu

slajd29z x31

PODSUMOWANIE

Taki system działa!!!! lecz są jeszcze

pewne elementy do dopracowania,

przeliczenia danych pomiarowych

oraz wyznaczenia odpowiednich

współczynników dla danego profilu

odbiorcy.

slajd30z x31

ELEKTROWNIA FOTOWOLTAICZNA NA

LUBELSZCZYŹNIE, ELEKTROWNIA

SŁONECZNA DĘBLIN (PROJEKT)

1,8 MW 0,3/15kV

7436 paneli fotowoltaicznych o mocy nominalnej każdego generatora 240 W.

Slajd31z31

Publikacje

1/ Prospects for the Application of Nanotechnologies to the Computer System Architecture / Partyka Janusz, Mazur Mirosław // JOURNAL OF NANO- AND ELECTRONIC PHYSICS - 2012, nr 1, vol. 4

2/ Metody oraz analiza wykonanych pomiarów elektrycznych na stacjach ochrony katodowej / Partyka Janusz, Mazur Mirosław // ELEKTRO.INFO - 2012, nr 9, vol. 107, s. 56-59

3/ Praktyczne zastosowania elektroinformatyczne w sterowaniu inteligentnym domem / Partyka Janusz, Mazur Mirosław // ELEKTRO.INFO - 2012, nr 1-2, s. 50-53

4/ Zastosowanie energii słonecznej do zasilania urządzeń elektrycznych w typowym gospodarstwie domowym / Partyka Janusz, Mazur Mirosław // ELEKTRO.INFO - 2012, nr 5, vol. 104, s. 53-57

5/ A practical of the CNG compressor photovoltaic power supply unit / Partyka Janusz, Mazur Mirosław // W: 8th International Conference "New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementation"NEET 2013, Zakopane, Poland, June 18-21, 2013 : [książka streszczeń] - 2013, s. 63-63

6/ Analiza praktycznego systemu hybrydowego zasilającego budynek mieszkalny energią odnawialną/ Mirosław Mazur // I Podkarpacka Konferencja Naukowa Doktorantów, Rzeszów 6-7 września 2013: [książka streszczeń] - 2013, s. 51-51

7/ Analiza fotowoltaicznego sytemu zasilania budynku mieszkalnego/ Mirosław Mazur // Konferencja Naukowa Dokonania Naukowe Doktorantów, Kraków 12.04.2014 : materiały konferencyjne - streszczenia 2014, s 97-97

8/ Analysis of the possibilities of introducing autonomous hybrid power supply system into stand-alone residential building / Mazur Mirosław, Partyka Janusz, Rakhimov Kirat // PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - 2014, nr 3, vol. 90, s. 207-210

9/ Analysis of electric parameters of photovoltaic cells depending on their chemical structures / J.PARTYKA, M.MAZUR , A. BŁAŻEWICZ / 2014 rok / wysłno do recenzji Acta Physica Polonica A

10/ Analiza zastosowania hybrydowego systemu zasilania odnawialnej energetyki wiatrowej i fotowoltaicznej w budynkach mieszkalnych / Mirosław Mazur, Janusz Partyka, Tomasz Marcewicz // wysłano do NEET 2015 konferencja

11/ Wpływ temperatury na sprawność baterii słonecznych / Mirosław Mazur, Janusz Partyka, Tomasz Marcewicz // wysłano do NEET 2015 konferencja

13/ Elektrownie fotowoltaiczne w Polsce - rozwiązania techniczne na przykładzie istniejących obiektów /,Tomasz Marceiwcz, Janusz Partyka, Mirosław Mazur // wysłano do NEET 2015 konferencja

Slajd32z31

LITERATURA

1/ Soliński. I: Energetyczne i ekonomiczne aspekty wykorzystania energii wiatrowej. Kraków, Wydawnictwo

Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk 1999

2/ M. Lipiński, P. Panek, I. Soliński, J. Załucki, M. Solińska: Pozyskiwanie energii elektrycznej ze

Słońca. Kraków, Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej

Akademii Nauk 1998

3/ Szymański Bogdan. 2013 rok. Instalacje Fotowoltaiczne, Wydanie II: Wydawca Geosystem Burek, Kotyza S.C.

4/ Góralczyk Izabela, Tytko Ryszard. 2013 rok. Urządzenia, instalacje fotowoltaiczne i elektryczne. Wydawnictwo i drukarnia Towarzystwo Słowaków w Polsce.

5/ Paska J., Kłos M.: Hybrydowe systemy wytwórcze energii elektrycznej. XIIMiędzynarodowa Konferencja Naukowa „Aktualne problemy w elektroenergetyce – APE’05”. Gdańsk-Jurata, 8-10 czerwca 2005.

6/ Paska J., Biczel P., Kłos M.: Hybrid power systems – An effective way of utilising primary energy sources. Renewable Energy. Vol. 34, No 11, Nov. 2009.

7/ Klugmann-Radziemska E., Fotowoltaika w teorii i praktyce, Wydawnictwo BTC, Legionowo 2010.

8/ Krawiec F., Odnawialne źródła energii w świetle globalnego kryzysu energetycznego, Difin, Warszawa 2010.

9/ Eugeniusz Klugman, Ewa Klugman – Radziemska,„Ogniwa i moduły fotowoltaiczne oraz inne niekonwencjonalne źródła energii”, Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok 2005.

10/ Tomasz Boczar, Energetyka Wiatrowa, Wydawnictwo Pomiary Automatyka Kontrolna,2008.

11/ Smoliński S., Fotowoltaiczne źródła energii i ich zastosowania, Wyd. SGGW, Warszawa 1998.

12/ Pluta Z.: Słoneczne instalacje energetyczne, PW Warszawa 2003.

13/ Jarzębski. Z. M, Energia Słoneczna Konwersja Fotowoltaiczna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1990.

14/ T. Rodacki, A.Kandyba, „Przetwarzanie energii w elektrowniach słonecznych”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.

15/ Ryszard Tytko, „Czysta energia” - 2/2010, Wydawnictwo Abrys.

slajd33z 32

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

Internetowa strona domowa

miroslawmazur.eu

slajd34z x31