Energetická bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly

Transkript

1 Energetická bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly Tomáš Matuška Energetické systémy budov, UCEEB Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní ČVUT v Praze

2 CO HLEDÁME? produkce elektrické energie FV modulem a FV systémem kolik za rok vyrobí FV modul, kolik za rok vyrobí FV systém zahrnutí ztrát (modulu, prvků systému) využití produkce pro krytí spotřeby el. energie solární pokrytí procento využité produkce vliv odběrového profilu vliv časového kroku výpočtu (klimatické údaje, odběrový profil) 2

3 PRODUKCE FV MODULU na provozních podmínkách teplota článku sluneční ozáření na parametrech FV modulu referenční účinnost (STC) h ref jmenovitá teplota článku NOCT teplotní součinitel výkonu g pokles účinnosti vlivem poklesu slunečního ozáření Dh G 3

4 VLIV PROVOZNÍCH PODMÍNEK NA ÚČINNOST FV MODULU sluneční ozáření teplota modulu 4

5 VLIV PROVOZNÍCH PODMÍNEK NA ÚČINNOST FV MODULU vliv teploty h FV, t href 1g t FV tref NOCT Typ článku g [%/K] Krystalické Si -0,35 až -0,52 Amorfní Si -0,10 až -0,30 CIS -0,33 až -0,60 CdTe -0,18 až -0,36 5

6 VLIV PROVOZNÍCH PODMÍNEK NA ÚČINNOST FV MODULU vliv slunečního ozáření h FV, G h ref 1 k ln G G ref k h FV h h ref ref 1 G ln G ref D G ln G h G ref 200 W/m W/m 2 6

7 PŘÍKLAD PARAMETRŮ PRO TECHNOLOGIE Fotovoltaický modul href [%] g [%/K] NOCT [ C] DhG [%] Monokrystalický křemík (mono) 15,9-0,44 44,7 4,0 Polykrystalický křemík (poly) 14,8-0,46 45,0 6,6 Tenkovrstvý amorfní křemík (amo) 8,5-0,24 46,0 2,6 Tenkovrstvý CIGS 12,6-0,38 51,0 4,0 Tenkovrstvý CIS 7,6-0,35 47,0 2,0 HIT technologie 19,0-0,30 44,0 0,9 7

8 PRODUKCE FV SYSTÉMU ztráty kabeláže stejnosměrné vedení 2 % střídavé vedení 1 % další prvky měnič, MPPT 5 % regulátor nabíjení 2 % baterie 10 % 8

9 ZJEDNODUŠENÁ BILANČNÍ METODA zohlednění vlivu teploty článku (průměrná měsíční teplota článku) vlivu slunečního ozáření (průměrného denního slunečního ozáření) bilance produkce FV systému E FV,sys hfv 0,9 100 H T A FV p (1 ) 100 P 0,9 G pk ref H T h h FV ref p (1 ) 100 Matuška, T.: Zjednodušený bilanční výpočet ročních přínosů fotovoltaických instalací, Vytápění, větrání, instalace, č. 5, str ,

10 ZJEDNODUŠENÁ BILANČNÍ METODA 10 m 2 FV systém, h STC = 15 % 10

11 ZJEDNODUŠENÁ BILANČNÍ METODA výpočet pro různé FV technologie (10 m2) Fotovoltaický modul Ppk [kw] EFV,sys [kwh/rok] hsys [%] fperf [-] Monokrystalický křemík 1, ,8 0,81 Polykrystalický křemík 1, ,8 0,80 Tenkovrstvý amorfní křemík 0, ,9 0,81 Tenkovrstvý CIGS 1, ,0 0,80 Tenkovrstvý CIS 0, ,1 0,81 HIT technologie 1, ,6 0,82 11

12 BILANCE PRO FV OHŘEV VODY použití zjednodušené bilanční metody velmi podobné bilanci fototermických systémů zahrnutí ztrát modulu zahrnutí systémových ztrát sledovač výkonového maxima, měnič 8 % bez sledovače výkonového maxima 35 až 40 % nevyužitá energie v letním období výpočtový nástroj na stránkách SFŽP (NZÚ) 12

13 BILANCE PRO FV OHŘEV VODY FV systém 2 kwp produkce 1950 kwh využitá produkce 1630 kwh 13

14 Bilance FV systému pro krytí uživatelské energie - analýza 14

15 VÝPOČET KRYTÍ SPOTŘEBY UŽIVATELSKÉ ENERGIE odběrový profil uživatelské elektrické energie průběh příkonu spotřebičů, osvětlení (závislé na ročním období) vstupní údaje do výpočtu: stejný denní profil: časový krok 30 sekund, 15 minut, 1 hodina klimatické údaje zdroj klimatických údajů (měsíční TNI , hodinové ČHMÚ, minutové vlastní data) údaje z různých let vstupní údaje do výpočtu: časový krok 6 minut (1270 kwh/m 2.rok) časový krok 1 hodina (1096 kwh/m 2.rok) 15

16 VÝPOČET KRYTÍ SPOTŘEBY UŽIVATELSKÉ ENERGIE FV systém 2 kw p plocha 12.8 m 2, referenční účinnost 15.9 %, teplotní součinitel 0.45 %/K objekt rodina s dětmi, vyšší spotřeba během dne roční spotřeba 3600 kwh elektrické energie krok 30 s krok 1 h 16

17 POROVNÁNÍ VLIVU ČASOVÉHO KROKU ODBĚROVÉHO PROFILU klimatické údaje: časový krok 6 min roční úhrn 1270 kwh/m2 krok ffv [%] rfv [%] 1 měsíc hodina minut sekund

18 POROVNÁNÍ VLIVU ČASOVÉHO KROKU ODBĚROVÉHO PROFILU klimatické údaje: časový krok 1 hod roční úhrn 1096 kwh/m2 krok ffv [%] rfv [%] 1 měsíc hodina minut sekund

19 ZÁVĚR při bilancování produkce FV systému je nutné zohlednit všechny druhy ztrát (modul, systém) ztráty až 20 %, v případě systému bez MPPT až 40 % bilance FV ohřevu vody měsíční metoda je postačující využitelnost zisků pro ohřev vody v létě bilance FV systému pro krytí uživatelské energie výpočtový krok významně ovlivňuje výsledek měsíční krok nelze použít, problematické se dá použití TDD profilů odběr: rozdíl mezi 15min krokem a 30s krokem je pod 10 % rozdíl mezi 1hod krokem a 30s krokem je cca % 19

20 ZÁVĚR typický odběrový profil krok 15 min (měření)? klimatické údaje krok 1 hodina (ČHMÚ)? jednotný výpočtový nástroj? 20

21 21