Transcript omrežni fotonapetostni sistemi

OMREŽNI FOTONAPETOSTNI
SISTEMI
Gašper Škarja
Kon Tiki Solar d.o.o. Kamnik
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Fotovoltaika
Fotovoltaika je veda o pretvarjanju energije sončnega obsevanja
neposredno v električno energijo s pomočjo sončnih celic.
PV sistemi so relativno drag način pridobivanja električne energije,
vendar ima v primerjavi s konvencionalnimi načini kar nekaj
prednosti:
• ni stroškov transporta energije
• ni emisije škodljivih snovi ali hrupa
• stroški vzdrževanja so skoraj nični
• enostavna razširljivost sistemov
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sončna celica
Pretvorba svetlobne energije sončnega obsevanja v električno energijo
Enosmerna izhodna napetost in električni tok.
Električna moč je odvisna od jakosti sončnega obsevanja.
negativna elektroda
IU karakteristika
n-dopirani silicij
ISC
p-dopirani silicij
tok celice [A]
pn-spoj
pozitivna elektroda
napetost celice [V]
UOC
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sončna celica
Materiali za izdelavo sončnih
celic

silicij

monokristalni

polikristalni

amorfni

CIS

GaAs

CdTe

organski materiali
Uoc=0.6 do 0.85V
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Fotonapetostni moduli
Za višjo napetost, celice v
modulu med seboj povežemo
zaporedno v nize.
PV modul:
• Sončne celice
• Steklo
• EVA
• Plastična folija
• Al – okvir
• Priključna doza
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Vrste fotonapetostnih sistemov
Samostojni PV sistemi
direktni
enosmerni
izmenični
hibridni
Omrežni PV sistemi
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Direktni samostojni PV sistem
PV
generator
napetostni
regulator
porabnik
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Enosmerni samostojni PV sistem
polnilni regulator
PV generator
napetostni regulator
akumulator
DC breme
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Izmenični samostojni PV sistemi
polnilni regulator
PV generator
razsmernik
akumulator
hišno omrežje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Hibridni PV sistemi
Enosmerni
PV generator
polnilni regulator
napetostni regulator
DC generator
akumulator
DC breme
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Hibridni PV sistemi
Izmenični
PV generator
regulator
Vetrni generator
polnilnik
motorni generator
polnilnik
akumulator
razsmernik
hišno omrežje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Hibridni PV sistemi
Izmenični
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Omrežni PV sistemi
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Omrežni PV sistemi
Sistemi, ki so priključeni na hišno omrežje
hišno omrežje
PV generator
razsmernik
energija
poslana
v omrežje
omrežje
poraba
energije
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Omrežni PV sistemi
Sistemi, ki so direktno priključeni na javno omrežje
hišno omrežje
PV generator
razsmernik
energija
poslana
v omrežje
omrežje
poraba
energije
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
•
•
•
•
PV generator
razsmernik
merilne naprave
zaščitni elementi
PV generator
razsmernik
števec
omrežje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Fotonapetostni modul
PV generator
•
•
•
proizvodnja električne
energije iz svetlobne
enosmerna napetost in tok
standardne in posebne
izvedbe
Fotonapetostni generator
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
PV generator
Proizvodnja iz PV
generatorja je
odvisna predvsem
od sončnega
obsevanja.
Sončno obsevanje ni
konstantno:
• letni časi
• dan / noč
• vremenski pogoji
Letna prozvodnja v kWh iz 1kWp PVS z idealno lego in
naklonom (SLO – ca.1000 kWh)
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
PV generator - namestitev
Vgradnja PV modulov v zgradbe
Nad
poševno
streho
V
poševno
streho
Nad
ravno
streho
Pred
fasado
V fasado
Senčila
Zakaj fotovoltaika v zgradbah?
•
dvojna namembnost površin / zmanjšanje stroškov običajnih gradbenih
elementov
•
na razpolago imamo veliko površin
•
možnost arhitektonsko zanimivega oblikovanja stavb
•
sodoben videz, “green image”
•
proizvodnja elektrike blizu uporabnikov
•
majhne izgube pri distribuciji
V ravni
strehi
„Žagasta”
streha
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
PV generator - namestitev
Možnosti vgradnje – poševne strehe
•
Vgradnja na površino strehe
-
•
veliko tehničnih rešitev
enostavna vgradnja
dobra ventilacija
enostaven dostop do modulov
Vgradnja v streho
-
streha je v eni ravnini 
elegantni izgled
prihranek stroškov (zamenjave
drugih strešnih komponent)
strešniki
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
PV generator - namestitev
Možnosti vgradnje – ravne strehe
•
enostavna orientacija-lega
•
dobro hlajenje
•
vgradnja z ogrodjem
•
s tal pogosto nevidni sistemi
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
PV generator
Možnosti vgradnje – fasade
•
Navpične fasade
-
•
zanimiv videz fasade
več različnih načinov vgradnje:
točkovno vpetje z možnostjo
nastavitve kota nagiba
strukturirana zasteklitev
Nagnjene fasade
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
PV generator
Možnosti vgradnje – žagaste strehe
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Omrežni razsmernik
L
N
fotonapetostni generator
razsmernik
javno omrežje
Pretvarja enosmerno napetost
PV generatorja v izmenično in
opravlja sinhronizacijo z
omrežjem
Tehnične zahteve
•
velik izkoristek
•
najti in ostati na MPP
•
minimalne motnje na omrežje
•
enostaven nadzor sistema
Ekonomske zahteve
•
nizka cena
•
velika zanesljivost
VDC
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Omrežni razsmernik
PV sistemi z osrednjim razsmernikom
-
zaporedna / vzporedna vezava PV
generatorjev na DC strani
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Omrežni razsmernik
PV sistemi z verižnimi razsmerniki
-
zaporedno/zaporedno povezane
verige (nizi) modulov
-
vzporedna vezava verig
električno neodvisni podsistemi
generatorjev
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Omrežni razsmernik
Izvedba “Master – Slave”
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Omrežni razsmernik
Izvedba AC moduli
-
zaporedno/zaporedno povezane
verige (nizi) modulov
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Sestavni deli omrežnih PV sistemov
Ostali elementi
•
•
•
•
•
števec energije, ki jo pošiljamo v
omrežje
varovalke
dvojna izolacija DC vodnikov
zaščita proti udaru strele
ozemljitev
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Priključevanje na distribucijsko omrežje
PV elektrarne prikljapljamo na NN distribucijsko omrežje
Namen postopkov za pridobivanje dovoljenj je zagotoiti:
• tehnično skladnost glede kakovosti energije
• zaščito omrežja pred vplivi PV elektrarne
• zaščito pred električnim udarom in drugimi nevarnostmi
• točno merjenje oddane energije
Postopek in tehnične zahteve v Slovenijii še niso poenotene
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Priključevanje na distribucijsko omrežje
Postopek:
• Investitorjeva odločitev
Razpoložljiva površina, finančna sredstva, kalkulacija ..
• Predhodno preverjanje
Idejni projekt (možnosti namestitve in priklopa), preverjanje omrežja,
pridobivanje upravnih dovoljenj
• Projektiranje
Vloga za soglasje za priklop, projektni pogoji, PZI
• Soglasje za priključitev
Izda elektrodistribucijsko podjetje na podlagi projektne dokumentacije,
upravnihdovoljenj
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Priključevanje na distribucijsko omrežje
Postopek:
• Pogodba o priključitvi
Izda elektrodistribucijsko podjetje na podlagi vloge s prilogami
• Priklop
Priklop, preizkus, nastavitve zaščitnih naprav, inšpekcijski pregled
• Uporabno dovoljenje
Upravni organ
• Status kvalificiranega proizvajalca
MOP
• Pogodba o oddaji električne energije
Investitor in elektrodistribucijsko podjetje
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Centralizirano omrežje danes
Prednosti
stabilnost
enostaven nadzor
Slabosti
110/220/380 kV
visoki stroški
nizka fleksibilnost
10/20 kV
avtorizacijske procedure
0,4 kV
Slika: Fraunhofer ISE, Freiburg, Nemčija; Solarpraxis AG, Berlin, Nemčija
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
Možna razpršena struktura omrežja v prihodnosti
Dodatne ugodnosti
manjše distribucijske izgube
razpršitev dodane vrednosti
110/220/380 kV
Izzivi
nadzor
10/20 kV
komunikacija
0,4 kV
Slika: Fraunhofer ISE, Freiburg, Nemčija; Solarpraxis AG, Berlin, Nemčija
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena
Celotna instalirana moč PV modulov v Sloveniji v letu 2005
je ocenjena na okoli 250 kWp.
Omrežni sistemi ca.120 kWp
Predvidena instalirana moč v 2006 150 – 200 kWp (predvsem
omrežni sistemi)
Ovire za hitrejši razvoj:
• zapleteni in neenotni postpoki ter tehnične zahteve
140
P (kWp)
• 1kWh = 89,67 SIT do 36 kWp
120
100
80
60
40
20
0
1990
1992
1994
1996
1998
Leto
2000
2002
2004
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena
Do 2005:
1 – Ape 1 kWp
2 – Žirovnica 1.3 kWp
3 – FERI 5 kWp ..
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Radovljica – Gorenjske Elektrarne
16.3 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE LEA Lesce
16.8 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE FlyCom
16.3 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Gorica
Elektro Primorska
12.1 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Izola 1
Elektro Primorska
2.7 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Ptuj
12 kWp
Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem
SLO Scena - 2005
mFE Jarše 1
36 kWp