Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Verze 2.17 Princip: Křemíkový krystalický článek Dopadem světelného záření se vlivem předávání energie z fotonů na atomy krystalické mřížky uvolňují elektrony, které díky přechodu PN nemohou přecházet do vrstvy typu P a hromadí se ve vrstvě typu N. Stejně tak se v oblasti typu P hromadí díry. Tato nerovnoměrnost rozdělení nosičů náboje vytváří elektrický potenciál (cca 0.6 V). Připojí-li se na elektrody článku elektrický obvod se spotřebičem, začnou elektrony procházet vodičem zn vrstvy, kde je jich přebytek, do vrstvy P. PN přechod umožňuje snadnější přechod volných elektronů z vrstvy Pdo vrstvy N. 1

2 Fotovoltaický článek -pevný, ale křehký Fotovoltaickýpanel -složen s článků, nosné a ochranné konstrukce Monokrystalické články dlouhá životnost vysoké výrobní náklady hl. monokrystalické články zkřemíku Si (arzenid galia GaAs - kosmický program) účinnost laboratorní až 24%, reálná 14-16% využití především přímého solárního záření, difuzní záření jen omezeně (problémy se stíněním) použití koncentrátorů (až 30%) 2

3 Polykrystalické články použití Si nižší výrobní náklady, nižší účinnost laboratorně 18 %, vpraxi %. pokles parametrů během životnosti větší schopnost zachytit difuzní záření opticky rozlišitelné dle struktury (ledové květy) Amorfní články oblasti malých výkonů napařování slabé vrstvy Si (kapesní kalkulátory atd.) Účinnost 2-7% Vícevrstvé články účinnosti až 30% (laboratorní) perspektivní trend vysoká degradace možnost integrace do střešního pláště, folie, šindele materiály: měd, indium, galium a selenium(cigs) 3

4 Organické články tekuté články (Graetzelovi, barvocitlivé, polymerové) schopnost pracovat i s menším množstvím světla levné materiály, možnost nátěru,tisku výhodnější ekologie výroby předpokládána nižší cena barevnost, průhlednost účinnost do 10% Fotovoltaika integrovaná do budov BuildingIntegratedPhotovoltaics(BIPV) architektonická variabilita vztah k životnímu prostředí ekonomický přínos 4

5 Zvyšování účinnosti článků Koncentrátory, čočky, zrcadla (korýtková, plošná)-nutná větší teplotní odolnost článku, nutné polohovací zařízení Oboustranné moduly-využití průsvitnosti článků Natáčecí systémy Autonomní ostrovní systém ( grid-off ) 12/24V nebo 230V Spotřebiče s nízkou spotřebou 5

6 Zapojenídosítě ( grid-on ) vyžadují měnič (střídač) pro přeměnu stejnosměrného proudunastřídavý Fotovoltaika Volt-Ampérová charakteristika článku Isc-proud nakrátko Uoc- napětí naprázdno V-A charakteristika panelu Základní parametr špičkový výkon ve wattech, uváděný soznačením Wp, ( watt-peak) 6

7 Nestálost výkonu FV panelů-příklad Trendy vývoje Fasádní a střešní integrace Fotovoltaickéelektrárny-samočistící, bezúdržbové panely Kombinace termických a fotoelektrických panelů Životnost panelů 25 a více let dle typu 7

8 Elektrická energie a fotovoltaika v ČR Elektrická energie a fotovoltaika v ČR 8

9 Postup výstavby FV systému Posouzení vhodnost instalace FV panelů dle dispoziční plochy (sklon, orientace,..) Stanovení systému využívání vyrobené energie Žádost provozovateli distribuční soustavy o připojení (ČEZ, EON, PRE -schválení suvedením podmínek Stavební úřad-umístění FV panelů na střeše-územní souhlas Realizace-malé FV systémy(do 10kWp) cca 2-7dnů Licence výrobce elektrické energie-erú. Fyzická osoba provozující systém do 20kWp nemusí mít odborné vzdělání. Smlouva o připojení s provozovatelem distribuční sítě PV-GIS Návrh FV systémů 9

10 PV Sol Návrh FV systémů Porovnání Solární FV systémy a FT soustav Účinnost systému (odhad) Maximální měrný výkon Optimální orientace / Celoroční sklon Další vlastnosti Fotovoltaickýsystém Fototermická soustava 15% 60% 125 W/m 2 Zatažená obloha (5% výkon) Jih Sklon Zakrytípanelů Pokles účinnosti Nízké náklady na údržbu Dlouhá životnost 800 W/m 2 Jih Sklon 45 Sklon vzávislosti na době využití tepelné energie. Zimní sklon Menší plocha Vyššínáklady na údržbu a provoz Malý pokles účinnosti 10