Bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly

Transkript

1 Bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly Tomáš Matuška Energetické systémy budov Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze

2 PODPORA FV INSTALACÍ Operační program Životní prostředí (OPŽP) Prioritní osa 5: Energetické úspory, Specifický cíl 5.1: Snížit energetickou náročnost veřejných budov a zvýšit využití obnovitelných zdrojů energie Instalace fotovoltaických modulů pro prioritní krytí spotřeby elektrické energie Nová Zelená úsporám C.3.3 Solární FV systém pro přípravu teplé vody s přímým ohřevem C.3.4 Solární FV systém bez akumulace elektrické energie s tepelným využitím přebytků a celkovým využitelným ziskem kwh/rok C.3.5 Solární FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem kwh/rok C.3.6 Solární FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem kwh/rok 2

3 3

4 OPERAČNÍ PROGRAM ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ podpora FV instalací v rámci projektů zaměřených na komplexní řešení energetické náročnosti budovy nepodporuje se jako samostatné opatření! není podmíněna stávajícím zdrojem na fosilní paliva FV systémy bez akumulace, FV systémy s akumulací instalovaný výkon max. 30 kwp FV systém umístěn pouze na střešní konstrukci nebo na obvodové zdi jedné budovy, spojené se zemí pevným základem a evidované v katastru nemovitostí 4

5 OPERAČNÍ PROGRAM ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ požadavky na výrobky = účinnost modulu krystalické FV moduly s účinností nejméně 14 % tenkovrstvé FV moduly s účinností nejméně 10 % při standardních testovacích podmínkách, účinnost je vztažena k celkové ploše FV modulu špičkový výkon modulu [W] [%] sluneční ozáření 1000 W/m 2 celková plocha [m 2 ] 5

6 NASTAVENÍ VÝROBKOVÝCH KRITÉRIÍ FV MODULY relativně volné 14 % 10 % relativně přísné DŮVOD 1: méně efektivní moduly zabírají více místa na střechách pro stejný účel DŮVOD 2: technologie krystalického křemíku tvoří 90 % trhu (celosvětově) bylo implementováno do dokumentu Pravidla 6

7 NASTAVENÍ PODPORY FV SYSTÉMŮ cíl podpory efektivní využití produkce FV systému pro krytí spotřeby elektrické energie, s minimalizací přebytků pro jiné využití (nadřazená síť, přeměna na teplo) nastaveno rozmezí využití produkce elektřiny 90 až 100 % zbylou část lze umořit v přípravě teplé vody (i v letním období) menší využití vede k menším úsporám emisí i přes využití elektřiny na teplo... nahrazuje se energie z CZT nebo ZP namísto elektrické energie k předimenzovaným systémům k větším rizikům s přetoky do sítě 7

8 NASTAVENÍ PODPORY FV SYSTÉMŮ - ANALÝZA 8

9 KRITÉRIA PODPORY FV SYSTÉMŮ využití instalovaného výkonu [kwh/kw p = h/rok] poměr využité produkce kryjící spotřebu k instalovanému výkonu FV systému pro krytí 90 až 100 % 800 až 950 h/rok měrná finanční náročnost [Kč/kW p ] poměr investičních nákladů (bez DPH) k instalovanému výkonu FV systému pro systémy bez akumulace 30 až 40 tis. Kč / kw p pro systémy s akumulací 60 až 140 tis. Kč / kw p max. způsobilé výdaje 45 tis. Kč / kw p 9

10 SYSTÉMY S AKUMULACÍ ve veřejných budovách z principu příliš nezlepšují bilanci denní odběr v době produkce FVS, snížený noční odběr snížení účinnosti systému značně zvyšují investiční náklad více než dvojnásobný nárůst ceny více komplikovaný systém vyžadují údržbu životnost akumulátorů cca 6-8 let 10

11 VÝPOČET ROČNÍ PRODUKCE SPOTŘEBOVANÉ V BUDOVĚ podmínky výpočtu (1) lokální spotřeba elektrické energie je uvažována konstantní během celého roku, celoroční hodnota odběrového elektrického příkonu budovy [kw] musí vycházet ze skutečného (měřeného) odběru elektrické energie [kwh] v okruzích, které mají být FVS zásobovány, v předcházejícím období jednoho roku nebo z energetického auditu děleného 8760 hodinami celoročně stálý profil pro podmínky vysokého využití nejsou velké rozdíly ve výsledcích 11

12 VÝPOČET ROČNÍ PRODUKCE SPOTŘEBOVANÉ V BUDOVĚ podmínky výpočtu (2) výpočet ročního předpokládaného provozu systému je proveden s výpočetním krokem v délce maximálně 1 hodiny 12

13 VÝPOČET ROČNÍ PRODUKCE SPOTŘEBOVANÉ V BUDOVĚ podmínky výpočtu (3) ve výpočtu je třeba vycházet z typických klimatických údajů pro ČR referenční klimatický rok (ČHMU), typický meteorologický rok (Meteonorm), testovací referenční rok (ČVUT, TNI ) rozdíl v radiaci 10 % 13

14 VÝPOČET ROČNÍ PRODUKCE SPOTŘEBOVANÉ V BUDOVĚ podmínky výpočtu (4) ve výpočtu je nutné uvažovat účinnost jednotlivých komponent, ztráty vlivem teploty, ohmické ztráty v rozvodech, v případě systému s akumulací elektrické energie též účinnost provozu tohoto úložiště energie jmenovitý výkon při STC podmínkách teplotní součinitel výkonu pokles účinnosti s ozářením jmenovitá provozní teplota článku účinnost střídače, MPP sledovače ztráty na kabeláži účinnost akumulátoru, hloubka vybití 14

15 VÝPOČTOVÝ NÁSTROJ veřejně zdarma dostupný zatím neexistuje možná v budoucnosti v souvislosti s NZU jako společný nástroj komerční nástroje PV-SOL Homer Polysun TRNSYS... 15

16 16

17 NOVÁ ZELENÁ ÚSPORÁM podpora FV instalací jako samostatné opatření pro rekonstrukce i novostavby FV systémy pro přímý ohřev vody FV systémy bez akumulace FV systémy s akumulací nesmí být propojen s distribuční soustavou musí být propojen s distribuční soustavou instalovaný výkon max. 10 kwp FV systém umístěn na stavbě evidované v katastru nemovitostí 17

18 FOTOVOLTAICKÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÝ OHŘEV VODY požadavky na výrobky = účinnost modulu krystalické FV moduly s účinností nejméně 15 % tenkovrstvé FV moduly s účinností nejméně 10 % při standardních testovacích podmínkách, účinnost je vztažena k celkové ploše FV modulu požadavky na systém nepřipojený k distribuční soustavě minimální pokrytí potřeby tepla 50 % minimální objem zásobníku 80 l/kw p 18

19 FOTOVOLTAICKÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÝ OHŘEV VODY je potřeba sledování výkonového maxima FV modulů? systém musí být vybaven technologií pro účinnou optimalizaci systému v závislosti na zátěži (např. sledovaní maximálního bodu výkonu MPPT ) podle Závazných pokynů pro žadatele, říjen 2015 použití MPP trackeru není pro tuto podoblast podpory povinné, lze navrhnout i systémy s jednodušším způsobem přizpůsobení zátěže proměnlivému výkonu soustavy fotovoltaických panelů podle Metodického pokynu k upřesnění výpočetních postupů, únor

20 FOTOVOLTAICKÝ OHŘEV VODY BEZ SLEDOVAČE MAXIMA 20

21 FOTOVOLTAICKÝ OHŘEV VODY SE SLEDOVAČEM MAXIMA sledovač výkonového maxima (MPPT) 21

22 SLEDOVÁNÍ VÝKONOVÉHO MAXIMA U FV PANELŮ sluneční ozáření R teplota panelu 22

23 PŘIZPŮSOBENÍ ELEKTRICKÉ ZÁTĚŽE ze simulačních analýz za identických podmínek FV systém 8 x 250 W p, zásobník 200 l, odběr 160 l/den současný dohřev AC tělesem Systém dohřev [kwh/rok] využité zisky [kwh/rok] solární podíl [%] FV MPPT off (29 Ω) FV MPPT off optimalizovaný (33 Ω) FV MPPT on FV systém s jednodušším přizpůsobením zátěže dosahuje i o 40 % menších zisků než systém se sledovačem výkonového maxima 23

24 VÝPOČET FOTOVOLTAICKÉHO OHŘEVU VODY zjednodušená měsíční bilance produkce z detailních parametrů modulu jmenovitý výkon při STC podmínkách (nebo jmenovitá účinnost a plocha) teplotní součinitel výkonu (vliv teploty na účinnost) pokles účinnosti s ozářením (vliv záření na účinnost) jmenovitá provozní teplota článku (jak moc se ohřeje v provozu) z parametrů dalších prvků systému ztráty vlivem MPP sledovače, případně střídače (měniče) elektrické ztráty na DC kabeláži, elektrické ztráty na AC kabeláži viz Matuška, T. Zjednodušený bilanční výpočet ročních přínosů fotovoltaických instalací, 24

25 VÝPOČET FOTOVOLTAICKÉHO OHŘEVU VODY FV ref / 100 Gm G ref 1 t e,s 1 ( NOCT 20) 25 1 k ln m 100 0, v případě zjednodušeného přizpůsobení zátěže 40 %! E FV,sys FV 0,9 100 H T A FV p (1 ) 100 P 0,9 G pk ref H T FV ref p (1 ) 100 viz Matuška, T. Zjednodušený bilanční výpočet ročních přínosů fotovoltaických instalací, 25

26 VÝPOČET FOTOVOLTAICKÉHO OHŘEVU VODY 26

27 VÝPOČET FOTOVOLTAICKÉHO OHŘEVU VODY 27

28 VÝPOČET FOTOVOLTAICKÉHO OHŘEVU VODY Vypocetni nastroj_bilancovani solarnich fotovoltaickych systemu_3v_rd (1.1).xls 28

29 FOTOVOLTAICKÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÝ OHŘEV VODY požadavky na výrobky krystalické FV moduly s účinností nejméně 15 % tenkovrstvé FV moduly s účinností nejméně 10 % při standardních testovacích podmínkách, účinnost je vztažena k celkové ploše FV modulu minimální (Euro) účinnost měniče 94 % (92 % u měničů z akumulace) minimální účinnost sledovače výkonového maxima 98 % kapacita elektrického akumulátoru 1.75 kwh/kw p (Pb, Ni-MH, Ni-Fe) kapacita elektrického akumulátoru 1.25 kwh/kw p (Li-Ion, LiFePO4,...) objem tepelného akumulátoru 80 l/kw p 29

30 EURO-ÚČINNOST MĚNIČE P P AC DC EURO % % % % % % 30

31 FOTOVOLTAICKÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÝ OHŘEV VODY požadavky na systém připojený k distribuční soustavě využití produkce FV systému ke krytí spotřeby elektrické energie min. ze 70 % z celkového teoretického zisku celkový teoretický zisk podrobným výpočtem na základě orientace a sklonu Q FV,celk = P ins [kw p ] x 1000 h minimální využitý zisk 1700 kwh/rok C.3.4, C kwh/rok C

32 VÝPOČET ROČNÍ PRODUKCE SPOTŘEBOVANÉ V BUDOVĚ klimatické údaje hodinové údaje vycházející ze statistických dat, např. RKR (ČHMU), TMY, TRY (Meteonorm), atd. odběrový profil využití typického denního průběhu spotřeby elektrické energie v hodinovém nebo kratším rozlišení, zohlednění řízení spotřebičů výpočet výpočet v hodinovém nebo kratším kroku, zohlednění nesoudobosti odběru a proměnlivost produkce zohlednění úrovně nabití akumulátoru a přípustné meze (hloubky) vybití 32

33 HODINOVÝ ODBĚROVÝ PROFIL TDD je pro bilanci nevhodný! 33

34 REÁLNÝ ODBĚROVÝ PROFIL V RODINNÉM DOMĚ 34

35 VÝPOČTOVÝ NÁSTROJ veřejně zdarma dostupný zatím neexistuje možná v budoucnosti v souvislosti s NZU jako společný nástroj nutné nadefinovat jednotný a realistický odběrový profil komerční nástroje PV-SOL Homer Polysun TRNSYS... 35

36 36

37 37