Technologie solárních panelů. M. Simandl (i4wifi a.s.)

Transkript

1 Technologie solárních panelů M. Simandl (i4wifi a.s.)

2 Co je to solární panel? Sběrač energie ze slunce Termální ohřívá se tekutina (Přímý) zisk tepla Fotovoltaický (PV) přímá přeměna na el. energii Přímé získání elektřiny zcela univerzální

3 Fotovoltaický (solární) panel Princip PN přechodu Materiál křemík (Si) + oxid Ti Využití fotoelektrického jevu Aktuální účinnost 16-17% Teoretická max. účinnost 34%

4 Typy solárních panelů Monokrystalický (Mono) Polykrystalický (Poly) Amorfní/CIS/FV fólie (Thin film)

5 Životnost solárních panelů Na oběžné dráze vystaveny přímému kosmickému záření a teplotním výkyvům Životnost 30, 40 let Životnost na zemi - 50 let a více Stárnutí (slábnutí) 0.8% za rok: % v roce % výkonu Funkční panely není třeba vyhazovat/ničit

6 Výkon solárních panelů (1) 260Wp peak ideální špička Nominální výkon panelu udáván při osvětlení 1000 W/m2 a teplotě 25 C - panel je rozpálený od slunce výkon cca 80% - reálně kolem 210W.

7 Výkon solárních panelů (2) Vyjadřuje volt-ampérová charakteristika (260Wp poly) Napětí (V) naprázdno, MPP Proud (I) zkratový, MPP P= U*I

8 Výkon solárních panelů (3) 260Wp --> 210W --> 2x 100W žárovka (230V) (poly nebo mono?) Mohu připojit žárovku přímo na panel? (30V > 2x 12V) 260Wp ---> 25W ---> 1x 25W žárovka (pod mrakem v létě) 260Wp ---> 15W ---> 3 x 5W LED žárovka (ocelové nebe)

9 Výkon solárních panelů (4) Trvalé podmínky umístění Místo způsob (natočení) - mapa svitu výkon (W/m) - délka svitu čas (h za rok) - směr natočení panelu

10 Optimální sklon panelu? Vyplatí se tracking? Celoroční provoz: (35-45 u síťových s maximalizací přes den) Polohování: 1) V zimních měsících cca 60 Výhoda: samočištění od sněhu. 2) V letních cca 35 3) Pro období jaro/podzim pak

11 Optimální sklon panelu?

12 Optimální sklon panelu?

13 Den/týden Typické průběhy výkonu (1)

14 Typické průběhy výkonu (2) Mikroměnič GF-YC1000 různé panely

15 Měsíc Typické průběhy výkonu (2)

16 Typické průběhy výkonu (3) Rok 1 ks 260Wp panel získá cca 265 kwh energie za rok (240W*1100hodin = Wh) Je to hodně nebo málo? ---- Kolik energie spotřebujete? 5W WIFI router spotřebuje => 5x 24x 360 /1000 = 43 kwh za rok

17 Rekapitulace 1) Jaký je v dnešní době rozdíl v ceně a životnosti mezi polykrystalickými a monokrystalickými články? 2) Může dojít k těžkému úrazu elektrickým proudem, pokud se člověk dotkne neizolovaných vodičů z jednoho 250 Wp solárního panelu pracujícího na plný výkon? 3) Kolik hodin v ročním průměru v České Republice svítí slunce? 4) Jaká je nejlepší orientace solárních panelů?

18 Principy fotovoltaických systémů

19 Jak zužitkovat energii z panelu (1) Principiálně dodání do sítě 230V dodání do baterie (přímá spotřeba) Technicky Grid-tied (on-grid) Off-grid (ostrovní) Grid-Free

20 Jak zužitkovat energii z panelu (2) Grid-Tide (On-Grid) - pouze komerčně! příspěvek na OZE = platíme všichni Za rok 2013: výsledkem je přebytek ve výši zhruba 8 miliard korun. Zdroj:

21 Jak zužitkovat energii z panelu (4) Off-grid (ostrovní systémy) Bez nutnosti připojení k distribuční síti Zpravidla za použití akumulátorů Cílem je energetická soběstačnost

22 Jak zužitkovat energii z panelu (4) Grid-Free Snížení spotřeby z Gridu (odlehčení spotřeby z rozvodné sítě) Bez potřeby použití akumulátorů kratší návratnost Jednodušší instalace méně zařízení Není určeno pro plnou soběstačnost Spotřeba v místě výroby bez potřeby dotací a komerčních vazeb s distributory

23 Off-grid ostrovní systémy (1) - Pouze 12/24/48 VDC - 12/24/48 VDC + 230VAC (DC/AC systém) Účinnost měniče 86%, účinnost adaptéru 230V 88% celková účinnost = 0,86x0,88 = 75%

24 Za použití solárních regulátorů (řízení toku energie + ochrana baterií) - PWM regulátor nižší cena, nižší efektivita - MPPT regulátor Hledá bod max. výkonu 30% efektivnější Off-grid ostrovní systémy (2)

25 Off-grid ostrovní systémy (3) Off-grid (ostrovní systémy) - zapojení Vstupní napětí většinou výrazně vyšší 150 V

26 Spojování solárních panelů (1) Sériově Paralelně Sérioparalelně Konektory MC4

27 Spojování solárních panelů (2) Sériové zapojení Při sériovém zapojení je protékající proud shodný jako proud protékající z každého shodného panelu použitého za shodných podmínek oslunění, ale napětí se sčítají.

28 Spojování solárních panelů (3) Paralelní zapojení Při paralelním zapojení je napětí shodné jako na každém stejném panelu a proudy se sčítají, jelikož každý panel přispívá svým vyrobeným proudem.

29 Spojování solárních panelů (4) Jaké zapojení zvolit? specifikace solárního panelu vs hodnoty připojených zařízení Hodnota napětí na sestavě solárních panelů NESMÍ přesáhnout hodnotu max. vstupního napětí zařízení. P= U*I Sérioparalelní zapojení Ztráty vedení P z = R*I 2

30 Spojování solárních panelů (5) Proudová zatížitelnost vodiče (měď) Průřez (mm2) 0,75 1 1,5 2, Proud (A) Výpočet proudu při výkonu 2000 W, napětí 12 V nebo 230 V 2000W 12 V I=? Měnič napětí 12V/230V 2000/12 = 166,7 A!! 2000W 230V I=? I= P/U 2000/230 = 8,7 A Normy 230 V domovní instalace 10A = 1,5 mm 2 16A = 2,5 mm 2 Průřez vodiče nesmí být v žádné části obvodu menší než minimální průřez pro daný proud.

31 Instalace solárních panelů na střechu Šikmá tašková střecha Hliníkový systém uchycení Plechová střecha / vlnitá další

32 Rekapitulace 1) Která elektrická veličina se při sériovém propojení solárních panelů do elektrického obvodu sčítá? 2) Jsou vstupní a výstupní proudy u měniče napětí z 12 V na 230V shodné? 3) Jaký efekt má začleněním baterie pro ukládání elektrické energie do solárního systému na fin. návratnost systému?

33 Ať vám slunce nejen svítí, ale ať vám dává i nějaký ten proud! Vaše otázky?