Instrukcja do projektu 3D

Przewodnik wyjaśniający najważniejsze zagadnienia i informacje
zawarte w Projekcie 3D elektrowni fotowoltaicznej.
Aby ułatwić Państwu zrozumienie zawartych w Słonecznym Raporcie (projekcie 3D)
informacji przygotowaliśmy przewodnik po najważniejszych zagadnieniach związanych z
technologią fotowoltaiczną.
Najważniejsze pojęcia:
PV (ang. Photovoltaic) – fotowoltaika
Moduł PV (fotowoltaiczny) – inaczej bateria słoneczna. Pojedynczy, zazwyczaj zamknięty w
ramie i przykryty szkłem, system ogniw fotowoltaicznych. Połączone moduły PV tworzą panele
fotowoltaiczne.
STC (ang. Standard Test Conditions) – specjalne ustandaryzowane warunki testowania
modułów fotowoltaicznych.
Wp, kWp – watpik, kilowatpik – moc modułów PV w warunkach STC.
String, łańcuch – zespół połączonych szeregowo modułów PV.
Generator PV – zespół połączonych ze sobą paneli fotowoltaicznych wytwarzających prąd o
odpowiednich parametrach.
Wstępne informacje dotyczące systemu:
3D – oznacza, że projekt został wykonany przy użyciu symulacji trójwymiarowej. Z
uwzględnieniem zacieniających obiektów na dachu, w otoczeniu oraz z uwzględnieniem
położenia geograficznego i horyzontu.
Instalacja podłączona do sieci – pełne zasilanie. – Oznacza, że w projekcie przewidziano
sprzedaż do sieci elektroenergetycznej całości pozyskanej energii.
Podłączona do sieci instalacja fotowoltaiczna (PV) z urządzeniami elektrycznymi. – Oznacza, że
pozyskana energia w pierwszej kolejności zużywana jest na własne potrzeby obiektu (z
pominięciem licznika), a dopiero jej nadmiar oddawany jest do sieci.
Podłączona do sieci instalacja fotowoltaiczna (PV) z urządzeniami elektrycznymi i instalacją
akumulatora. – Oznacza, że pozyskana energia w pierwszej kolejności zużywana jest na
potrzeby własne, następnie doładowywane są akumulatory, a dopiero w ostateczności energia
sprzedawana jest do sieci. Tego typu rozwiązania podnoszą stopień zużycia pozyskanej energii
na potrzeby własne.
Zysk
Energia wyprodukowana przez system PV (sieć AC) – roczna ilość energii (prądu zmiennego)
pozyskana z systemu PV.
Konsumpcja własna energii – ilość pozyskanej energii zużytej na cele własne. Im większa jest ta
wartość, tym wyższe oszczędności w rachunkach za energię.
Energia oddana do sieci – ilość energii odprowadzonej do / zgromadzonej w sieci
elektroenergetycznej.
Spec. uzysk roczny – ilość pozyskanej energii z 1 kWp zainstalowanych modułów PV.
Stosunek wydajności (PR) – jest miarą dzięki której możemy ocenić wydajność systemu PV. PR
jest uzależniony od wielu zmiennych m.in. od zastosowanych komponentów, zacienienia,
lokalizacji. W najbardziej optymalnych warunkach i przy zastosowaniu urządzeń najwyższej klasy
można uzyskać PR > 85%. Jednocześnie przyjmuje się, że PR < 75 % oznacza granicę opłacalności.
Udział konsumpcja własna energii – wyrażony w % udział pozyskanej i zużytej na cele własne
energii do całości pozyskanej energii z systemu PV.
Stopień samowystarczalności – jest to dodatkowa informacja w przypadku rozbudowy systemu
PV o baterie akumulatorów. Jest to wyrażony w % udział zużytej na cele własne pozyskanej
energii w stosunku do zapotrzebowania energetycznego obiektu.
Emisja CO2, której udało się uniknąć – jest to ilość CO2, która należałoby wyemitować aby
uzyskać tą samą ilość energii przy użyciu tradycyjnych metod. Jest to wartość CO2 o jaką
redukujemy swój ślad węglowy.
Zużycie
Zużycie całkowite – roczne całkowite zużycie energii. Dane wynikające z ankiety/wywiadu, bądź
rachunków dostarczonych przez inwestora.
Maksimum obciążenia – maksymalne stałe obciążenie przez godzinę pracy. Dane wynikające z
profilu zużycia energii i symulacji.
Generator PV
Podstawowe dane dot. generatora/ów PV – zastosowane komponenty, nachylenie, orientacja,
sposób montażu, powierzchnia. W dalszej części instrukcji podane są dodatkowe informacje
dotyczące modułów fotowoltaicznych.
Straty
Wszystkie moduły fotowoltaiczne wykazują straty w okresie użytkowania. Obecnym standardem
na rynku jest 80 % mocy początkowej po 25 latach pracy modułów PV.
Falownik
Podstawowe informacje dot. falownika. W dalszej części instrukcji podane są dodatkowe
informacje dotyczące falowników.
Sieć AC
Podstawowe informacje dot. sieci elektroenergetycznej.
Kabel
Informacje dot. strat związanych z przewodami. Strata nie powinna przekraczać 1 %
Systemy akumulatorowe
W przypadku rozbudowy elektrowni PV o baterie akumulatorów, są tu przedstawione
podstawowe dane dot. magazynu energii.
Wyniki symulacji
Instalacja PV
Rozszerzone informacje dot. uzysków energetycznych z systemu PV. W przypadku zastosowania
baterii akumulatorów dodatkową informacją jest „Doładowanie akumulatora”. Oznacz to ilość
pozyskanej energii która zasili baterie akumulatorów.
Urządzenie
Rozszerzone informacje dot. poborów w obiekcie. „Pobór w trybie czuwania” oznacza ilość
energii pobranej przez falownik w momentach gdy nie generuje on energii.
Systemy akumulatorowe
Doładowanie akumulatora (Instalacja PV) – oznacza ilość energii pozyskanej z systemu PV i
zmagazynowanej w akumulatorach.
Doładowanie akumulatora (Sieć) – oznacza ilość energii pobranej z sieci w celu zapewniania
prawidłowego działania magazynu energii.
Pokrycie zapotrzebowania przez system akumulatorowy – oznacza ilość energii dostarczonej
przez baterie akumulatorów i wykorzystanej na zasilenie własne obiektu. Różnice w ilościach
zgromadzonej w akumulatorach i wykorzystanej na zasilenie obiektu energii wynikają z
głębokości rozładowania i start związanych z magazynowaniem.
Obciążenie cykliczne – oznacza w jakim stopniu baterie akumulatorów poddawane są
cyklicznemu rozładowywaniu i doładowywaniu. Im mniejsza wartość, tym dłuższa żywotność
baterii akumulatorów.
Okres trwałości eksploatacyjnej – szacowany okres trwałości baterii akumulatorów wynikający z
przeprowadzonej symulacji i danych producenta.
Wykres: Prognoza uzysku
Graficznie zilustrowany bilans energetyczny instalacji fotowoltaicznej, zapotrzebowania na
energię oraz systemu akumulatorów.
Wykres dla instalacji hybrydowej:
Słupki nad i pod osią x musza się ze sobą równoważyć. Słupek nad osią x obrazuje źródła energii
(żółty – energia wyprodukowana z PV, zielony – energia z akumulatora, jasnoniebieski – energia
z sieci). Słupek pod osią x obrazuje odpływ energii (jasnoszary – urządzenia odbiorcze,
ciemnozielony – doładowanie akumulatora przez system PV, ciemnoniebieski – energia oddana
do sieci podlegająca mechanizmowi bilansowania. Ilość i rozdysponowanie energii zależy od
produkcji systemu PV, profilu zużycia energii, zastosowanych banków energii. W elektrowniach
wyposażonych w banki energii występuje czasami niewielkie zużycie energii pobranej z sieci w
celu doładowania akumulatora. Zabieg taki jest czasami konieczny, ze względów
technologicznych, aby utrzymać długą żywotność akumulatora. Jest to proces
zautomatyzowany, a zużycie energii nie przekracza kilku kWh w skali roku.
Wykres dla instalacji on-grid:
Słupek żółty – energia wyprodukowana przez mikroelektrownię. Słupek jasnoszary –
zapotrzebowanie na energię. Słupek ciemnoszary – skumulowany bilans wytwarzania i zużycia
energii elektrycznej.
Wyniki na powierzchnie modułu
Podstawowe informacje odzwierciedlające pracę generatora/ów PV.
Bilans energetyczny instalacji fotowoltaicznej.
Jest to rozszerzona symulacja uzysku z systemu PV z uwzględnieniem możliwych start i
dodatkowych zysków.
Promieniowanie globalne poziomo – roczna ilość energii słonecznej docierającej do m2 płaskiej
powierzchni w danej lokalizacji.
Globalne nasłonecznienie na moduł powierzchni modułu PV.
roczna ilość energii słonecznej docierającej do m2
Globalne nasłonecznienie PV – roczna ilość energii docierająca do powierzchni generatora PV.
Znamionowa energia PV – Jest to ilość energii którą generator PV odzyskuje z globalnego
nasłonecznienia. Wynika ona głównie ze sprawności danego modułu oraz ewentualnych
zanieczyszczeń. Większe zabrudzenia generatora PV powinno usuwać się regularnie. Należy
również pamiętać, że warto w ciągu roku przynajmniej dwukrotnie umyci całą powierzchnię
generatora PV. W szczególności po okresie pylenia roślin.
Energia PV (DC) bez regulacji falownika – ilość energii uwzględniająca starty spowodowane
zacienieniem, temperaturą, przewodami oraz rozwiązaniami technologicznymi zastosowanymi
w danym module.
Energia PV (DC)/Energia na wejściu falownika – energia na zaciskach wejściowych falownika.
Energia PV (AC) odjąć zużycie podczas czuwania – energia na wyjściu z falownika z
uwzględnieniem start związanych z przetwarzaniem energii w falowniku.
Energia wyprodukowana przez system PV (sieć AC) – energia prądu zmiennego pozyskana przez
system PV bez uwzględniania poboru energii przez falownik w trybie czuwania.
Moduł fotowoltaiczny
Wyszczególnione parametry mechaniczne i elektryczne danego modułu fotowoltaicznego. Do
najważniejszych i zarazem najciekawszych danych należą:
Liczba diod obejściowych – diody obejściowe (zwane też bocznikującymi lub by-pass) należą do
wyposażenia elektrycznego modułów PV. Dzięki ich zastosowaniu minimalizowany jest wpływ
punktowych zacienień na prace modułu. Im większa liczba diod obejściowych, tym lepsza
charakterystyka pracy modułu. Standardem na rynku są obecnie 3 diody by-pass.
Współczynnik mocy – oznacza straty w mocy związane z temperaturą ogniw powyżej 25OC
(warunki STC). Im niższy w wartości bezwzględnej jest ten współczynnik, tym lepsza
charakterystyka pracy modułu w czasie gorących dni.
Parametr obciążenia częściowego – analizując te dane możemy uzyskać informacje dot. mocy
modułu PV w warunkach słabego nasłonecznienia. Mnożąc „Napięcie w MPP przy obciążeniu
częściowym” i „Natężenie prądu w MPP przy obciążeniu częściowym” uzyskamy moc modułu PV
w warunkach silnego zachmurzenia.
Falownik
Wyszczególnione parametry elektryczne danego falownika. Do najważniejszych danych należą
„Maks. Napiecie MPP min.” I „Maks napięcie MPP maks.”, które oznaczają zakres działania MPP
trackera w danym falowniku. Im szerszy jest ten zakres tym lepsze właściwości połączonego
systemu PV w warunkach wysokich i niskich temperatur.
Systemy akumulatorowe/Akumulator
Dane mechaniczne i elektryczne zastosowanych banków energii.
Schemat elektryczny jednokreskowy
Schemat elektryczny dotyczący poszczególnych komponentów i sposobów ich połączenia. W
przypadku podłączenia elektrowni do sieci publicznej, tego typu schemat wymagany jest przez
operatorów sieci dystrybucyjnych.
Schemat rozłożenia generatora PV
Schemat określający rozłożenie generatora/ów PV względem powierzchni dachowej.
Zacienienie
Ilustracja obrazująca zacienienie poszczególnych modułów powodowane przez obiekty na dachu
i w bezpośrednim otoczeniu. Zacienione moduły PV wpływają na prace pozostałych obniżając
PR, a co za tym idzie uzysk energetyczny. Należy unikać montażu modułów w miejscach
zacienionych powyżej 10 %.
Połączenia MPPT
Ilustracja obrazująca sposób podłączenia poszczególnych stringów/łańcuchów do wybranych
MPP trackerów falownika.