Solární fotovoltaický systém jako zdroj obnovitelné energie, Varnsdorf

Transkript

1 Demonstrační projekt Varnsdorf - energeticky soběstačná škola Objekt : budova základní školy ZŠ Edisonova ul,, Varnsdorf Investor : Via Regia občanské sdružení, Halasova 984, Liberec Partner č.1 CZ: město Varnsdorf Partner č.2. CZ: Základní škola, ul. Edisonova, Varnsdorf Přeshraniční partner: Kreisentwicklunggeselschaft mbh, Zittau 1. Úvod Sluneční energie Na Zeměkouli ročně dopadá asi 1,540,000,000,000,000,000 kwh sluneční energie. Toto je asi krát více než je celosvětová spotřeba energie. Nejnovější technologie dokáží využít cca 16% dopadající sluneční energie a přeměnit ji na elektrický proud. V dalších desetiletích se podle prognóz očekává na jedné zvyšující se spotřeba elektrické energie, na straně druhé nedostatek fosilních paliv, které budou nahrazeny obnovitelnými zdroji energie. V roce 2100 je předpoklad pokrytí celosvětové spotřeby elektrické energie přibližně z 3/5 sluneční energií. Demonstrační projekt Varnsdorf - energeticky soběstačná škola Na plochu jednoho čtverečního metru v městě Varnsdorfu dopadne ročně průměrně kwh energie. Na plochu střechy základní školy Edisonova ul. o ploše m2 dopadne ročně cca MWh energie. Stejná plocha fotovoltaických článků by byla schopná z této dopadající energie vyrobit cca 800 MWh energie. Přitom roční vlastní spotřeba elektrické energie školy je cca 400 MWh. Strana 1 (celkem 15)

2 1.1 Obsah projektu Projekt řeší vybudování solárního systému produkujícího takové množství elektrické energie, jakou základní škola spotřebuje. Současně je instalován i systém předehřevu teplé užitkové vody ze solárních kolektorů. Tento projekt tak vytváří virtuální energeticky soběstačnou školu. Podrobné údaje o systému, jeho okamžitém i dlouhodobém výkonu, efektivnosti, technickém řešení budou presentovány na internetovém portálu. Tím dojde k publicitě využití obnovitelných zdrojů a možnosti multiplikačního efektu projektu. Technicky se jedná instalaci soustavy solárních fotovoltaických panelů produkujících elektrickou energii, která bude dodávána do distribuční sítě. Fotovoltaický systém o jmenovitém výkonu 86 kwp bude umístěn na budově základní školy. Na pavilonu školy s označením MVD3 bude osazeno 164 solárních modulů, na pavilonu S4 bude 136 solárních modulů. Významnou částí projektu je vizualizace projektu. V rámci projektu bude instalován inovativní vizualizační systém FRONIUS, který bude jednoduchý k ovládání a přenášení přesných dat. Vizualizace bude: 1. na internetových stránkách s možností ovládání systému, odečítání aktuálních údajů o systému, vizualizace statistik, analýzy apod. 2. v budově základní školy veřejný panel zobrazující údaje o okamžitém výkonu 3. osobní zobrazovací displej umístěný v Liberci s přenosem dat přes GSM Cílová skupina města a obce projekt je pilotní/modelový a předpokládá se zájem ze stany měst a obcí podobné aplikace např. na městských budovách, školách apod. V případě obcí lze využít podobných systémů v kombinaci s dalšími technologiemi k úplnému samozásobení energiemi věřených budov. zájemci z řad privátního sektoru např. zájemci o výrobu podobných zařízení se mohou inspirovat z tohoto modelového projektu veřejnost studenti a žáci Hlavní činnosti pořízení solárního fotovoltaického systému instalace systému a jeho provoz zpracování informačních internetových stránek provádění prohlídek a exkursí, informační kampaň, osvěta Cíle: podpora společného úsilí zaměřeného na udržitelný rozvoj příhraničního regionu podpora aktivity zaměřené na využití alternativního zdroje energie transfer zkušeností a znalostí ze Saska přes hranici do ČR vytvoření trvalých kooperačních přeshraničních sítí Specifické cíle: realizace demonstrativního (pilotního) projektu instalace zařízení o výkonu 86 kw využívajícího alternativního zdroje energie kooperace mezi partnery přes hranici pozitivní dopad na životní prostředí úspora emisí CO 2 cca přes 90 tun ročně Strana 2 (celkem 15)

3 Specifické dopady: Demonstrativní a pilotní projekt v příhraničním regionu bude předváděn jako další alternativní způsob využití obnovitelných zdrojů. Oproti instalaci větrných elektráren v hraničním prostoru je instalace solárních panelů urbanisticky zcela přijatelná a bezproblémová. Předpokládá se zájem o činnost systému, jeho efektivitu apod. zejména z měst a obcí a tento projekt by byl pro ně projektem vzorovým. Spolupráce s partnerem zajistí transfer zkušeností a znalostí s podobnými aplikacemi v Německu. Seznam cílových skupin a odhadovaný počet přímých a nepřímých příjemců Města a obce (140 na české a 50 na saské straně) Obyvatelé (cca 1500 obyvatel na internetových stránkách ročně) Malé a střední podniky (cca 2 další aplikace v regionu) 1.2. Důvody pro výběr cílových skupin a činností Města a obce (140 na české a 50 na saské straně) Zlepšení situace pro města a obce: realizací projektu bude k dispozici modelový projekt, který bude předváděn pro zájemce města a obce. Města a obce doposud v oblasti obnovitelných zdrojů energie zpravidla uvažovala o větrných elektrárnách, jejichž umístění přinášelo řadu problémů. Tato aplikace solárních fotovoltaických panelů umožní městům a obcím se seznámit s touto technologií a instalovat další podobné projekty. Obyvatelé (cca 1500 obyvatel na internetových stránkách ročně) Projekt napomůže propagaci solární technologie pro veřejné, soukromé i občanské aplikace. Již v současnosti jsou nabízeny k instalaci domácí zařízení na ohřev teplé užitkové vody a výrobu elektřiny, avšak tyto aplikace nejsou dostatečně popularizovány. Tento projekt tuto situaci zlepší. Malé a střední podniky (cca 2 další aplikace v regionu) Projekt bude demonstrační i pro skupinu malých a středních podniků z oblasti produkce elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Popularizací tohoto demonstračního projektu se pravděpodobně najdou zájemci o realizaci podobných podnikatelsky zaměřených projektů, případně výrobci takovýchto zařízení. 2. TECHNICKÉ ŘEŠENÍ Souhlas s připojením na soustavu ČEZ Vzhledem k udržitelnosti projektu je nejvhodnějším řešením napojení solárního systému na distribuční soustavu ČEZ, odkud je zpět odebírána školou ke své spotřebě. V současnosti je připravena žádost o Stanovisko ČEZ k připojení. Základní technické údaje Výkonová bilance ( výkon získané el. energie ) Soustava solárních panelů produkujících elektrickou energii, která bude dodávána do distribuční sítě, obsahuje všechny nezbytné komponenty pro montáž na střechu, kabelový rozvod a soustavu síťových měničů. Systém se skládá z těchto komponentů: Měniče (Návrh FRONIUS) Strana 3 (celkem 15)

4 Provoz FRONIUSU IG je plně automatický. V momentě, kdy je po východu slunce vyroben dostatečný výkon ze solárních modulů, začnou pracovat řídící a regulační jednotky sledování síťového napětí a síťové frekvence. Při dostatečném slunečním záření začne solární měnič s napájením. Podle provedení postačí i malý watový solární výkon. FRONIUS pracuje tak, aby odvedl maximálně možný výkon ze solárních modulů. Tato funkce se označuje MPPT (Maximum Power Point Tracking) a je prováděna s velmi vysokou přesností. Jakmile nastane soumrak a energie již nestačí, k napájení proudu do sítě, oddělí FRONIUS IG spojení se sítí a zastaví provoz. Všechny nastavení a data samozřejmě zůstávají uloženy. FRONIUS IG disponuje HF vysokofrekvenčním transformátorem, který zabezpečuje galvanické dělení mezi stejnosměrným proudem a sítí. Zato ale dovoluje HF koncept drastické zmenšení transformátoru a tím výraznou redukci místa a váhy. - Kontrola sítě FRONIUS IG přebírá úkol kontroly sítě. Pod tím se rozumí opatření pro ochranu osob a přístroje při výpadku sítě. FRONIUS IG je naprogramován, tak aby při síťové nesrovnalosti (např. vypadnutí sítě, přerušení sítě) ihned přerušil provoz a napájení do sítě. FRONIUS IG disponuje řadou možností jak rozpoznat přerušení proudu: - kontrola napětí - kontrola frekvence Významné v této souvislosti je to, že mohou být samotným FRONIUSEM IG vykonány měřící a platící kontrolní dohody specifické v různých zemích, bez dodatečných měřících elektronik. Toto redukuje instalační náklady a s tím spojené celkové náklady. Vysoké technické provedení nového typu solárního měniče nám umožnilo uživatelsky přehledně vytvořit grafický displej pro jednoduchou obsluhu a permanentní dostupnost k datům. Do projektu jsou navrženy: Střídače typ, Fronius Fotovoltaické panely, počet: 600 modulů. Nominální optimální výkon P: 200 W Účinnost přeměny 16% Typ článků: poly-krystall Strana 4 (celkem 15)

5 Monitoring a vizualizace fotovoltaického systému V rámci projektu je plánovaná vizualizace a monitoring PV sytému. Bude instalován takový systém, který bude jednoduchý k ovládání a přenášení přesných dat. Vizualizace bude: na internetových stránkách s možností ovládání systému, odečítání aktuálních údajů o systému, vizualizace statistik, analýzy apod. v budově základní školy veřejný panel zobrazující údaje o okamžitém výkonu Základní schéma Princip vizualizace a monitoringu PV systému je založen na následujících komponentech a systémech: 1. FRONIUS IG.online 2. Displej pro vstupní halu 3. FRONIUS IG.access FRONIUS IG.online Jedná se o jedinečnou vlastnost systémů Fronius, a to možnost ovládat PV systém z jakéhokoliv počítače na světě připojeného na internet. Dále může každá autorizovaná osoba sledovat údaje o provozu systému. Displej pro vstupní halu: The FRONIUS IG Public Display obsahuje vstup a velkoformátový alfanumerický displej o rozměrech 650 x 450 x 50 mm. Zobrazuje hodnoty PV systému formou rotace údajů na displeji. Jeden údaj je vždy vybrán jako ústřední a je zobrazován každou druhou sekundu. Strana 5 (celkem 15)

6 Displej pro osobní zobrazení: Součástí vizualizace je FRONIUS IG Public Display Box (Card). Jedná se vizuální výstup z PV systému, který je podobný zobrazení displejem ve vstupních halách. Toto řešení je vhodné jakožto individuální zobrazení údajů PV systému. Zpracovává údaje z FRONIUS IG.access, je možné jej s měničem propojit přes kartu a GSM (viz obr.) FRONIUS IG.access FRONIUS IG.access je inteligentní software pro záznam všech dat PV systému a jejich následné vizualizaci a monitoring. Analyzuje všechny hodnoty, kontroluje je, porovnává a optimalizuje systém, je-li to potřeba. Touto cestou je možné řídit, analyzovat a monitorovat až 100 měničů v rámci jednoho systému za použití variace diagramů, grafik a vizualizačních nástrojů. FRONIUS IG.access verse 4.0 je součástí komponemtu Datalogger. Příklad softwaru: Technické řešení Popis technologického zařízení Na střeše ZŠ bude instalován zdroj pro výrobu elektrické energie z obnovitelného zdroje, ze slunce. Zdroj bude tvořen FV systémem umístěným na rovné střeše o výkonu 86 kwp. Strana 6 (celkem 15)

7 Plášť střechy budovy základní školy Střešní asfaltový plášť na objektu školy je ve špatném stavu. Pro možnost umístění celé konstrukce tak, aby nenarušila hydroizolaci stávající střechy a umožnila v průběhu roku a umožnila její pochůznost, je nutno nejprve položit novou střešní krytinu z PVC folií s UV filtrem, která mají dlouhou životnost a je pochutná, zátěžové a bezůdržbové. Pro střešní plášť bude použita střešní hydroizolační fólie PVC Fatrafol 810 o síle 1,2mm s UV filtrem. Ilustrační foto: pokládání fólie Konstrukce: Konstrukce bude hliníková s betonovými prefabrikáty jakožto zátěžovým závažím proti pohybu při větru. Profil konstrukce: Strana 7 (celkem 15)

8 Fotovoltaické panely Napolohování FV modulů bude odpovídat jižnímu směru se sklonem 35. Měniče napětí Výkon FV panelů je ze stejnosměrného napětí transformován Fronius střídači typu IG 60 na 3fázové střídavé napětí 230V, 50 Hz, které je automaticky nafázováno k hlavní síti. Střídač je vybaven bezpečnostní ochranou zajišťující automatické odpojení od sítě v případě ztráty napětí, tj. nedodává do sítě NN žádné (nebezpečné) napětí v případě výpadku hlavní napájecí sítě, střídač je řízen sítí. Strana 8 (celkem 15)

9 11. Harmonogram, hlavní činnosti a aktivity: 1. říjen 2007: pokládka hydroizolační fólie na střechu školy 2. říjen 2007: pořízení solárního fotovoltaického systému o výkonu 86 kw 3. listopad 2006: instalace systému a jeho uvedení do zkušebního provozu 4. provoz systému: od ledna zpracování informačního internetového portálu 6. provádění prohlídek a exkursí, informační kampaň, osvěta Rok 2007 Pololetí 1 Pololetí 2 Činnost 1Měsíc Realizační subjekt Zpracování Via Regia žádosti Výběrové řízení Via Regia na dodavatele technologie Instalace zařízení Dodavatel Testovací fáze Dodavatel Rok 2008 Pololetí 1 Pololetí 2 Činnost 1Měsíc Realizační subjekt Provoz zařízení Via Regia Informační a osvětová kampaň Via Regia, KEGL Rok 2009 Činnost 1. Měsíc Realizační subjekt Provoz zařízení Via Regia Informační a osvětová kampaň Via Regia, KEGL Předpokládané množství vyrobeného z obnovitelných zdrojù za jednotlivé měsíce: měsíc kwh měsíc kwh Celkem rok kwh Strana 9 (celkem 15)

10 Finanční plán projektu Náklady Výdaj Náklady (v Kč) 1. Osobní výdaje 0 Odborná činnost Mzdy, platy a odvody dle zákoníku práce Věcné výdaje 2.2 Náklady financování (poplatky za vedení účtu) Daně a poplatky (poplatek za připojení na ČEZ) Služby (stavební dozor) Výdaje na publicitu projektu Investiční výdaje Stroje a zařízení 0 Fotovoltaický systém Solární kolektory Nákup samostatných movitých věcí Nákup použitého zařízení Nákup HW a SW Stavební práce Hydroizolace střechy Přípojka Jiné 0 4. Celkové způsobilé výdaje (součet položek ) Příjmy získané během realizace projektu Upravené způsobilé výdaje (rozdíl položek 4. a 5.) Přípravné náklady (dokumentace, žádost, studie) Celkové výdaje projektu (součet položek 4. a 7.) Roční náklady Předpokládané provozní náklady: Licencovaná osoba: 5000 Kč x 12 měsíců: Koordinátor projektu 25 tis.x12 Publicita potál, osvěta, poradenství Pojištění: roční pojistka all risks Nájem: Servisní smlouva: CELKEM: Předpokládané tržby: výroba elektřiny ( kwh x 13,46 Kč): Hrubý zisk před zdaněním: Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Strana 10 (celkem 15)

11 Krytí investičních nákladů Celkové náklady: Uznatelné náklady: Přeshraniční program Cíl 3 CZ-Sasko: Státní rozpočet (5%): Podíl Via Regia (10% + neuznat.náklady): Podíl Varnsdorf: Podíl ZŠ Edisonova: Kč Kč Kč Kč Kč nefinanční, pronájem střechy nefinanční, umožnění instalace Autor: J.Zámečník (za použití projektové dokumentace a dalších informačních zdrojů) V Liberci Strana 11 (celkem 15)

12 Příloha Obr. Využití střechy ŽS Edisonova pro umístění fotovoltaického systému Strana 12 (celkem 15)

13 Obr. Využití střechy šaten ŽS Edisonova pro umístění solárních kolektorů pro TUV Obr. Současný pohled na střechu ŽS Edisonova Strana 13 (celkem 15)

14 Strana 14 (celkem 15)

15 Strana 15 (celkem 15)