EUROPEAN TRADESMAN PROJECT NOTES ON ELECTRICAL TESTS OF ELECTRICAL INSTALLATIONS Obnovitelné zdroje energií v domácnostech
The European Tradesman - Renewable Energy Sources - Germany 2
Problém: Celosvětová spotřeba energie 3 3 The The European Tradesman - - Renewable Energy Energy Sources - - Germany
Problémy globálního oteplování Spalováním fosilních paliv se vytvářejí miliony tun oxidu uhličitého, což způsobuje skleníkový efekt. 4
Zásoba fosilního paliva je omezená! Za pár let budou neodvratně ztraceny všechny zásoby fosilních paliv jako následek neúměrné spotřeby. 5
www.luks-voigt.de/_pics/solarenergie.jpg Přehled obnovitelných zdrojů Fotovoltaické články- Přímá přeměna: sluneční svit - el. energie velikost 100mm x 100mm max. výkon 1W Spojení článků: modul 300W Spojení modulů: sluneční generátor Energie se akumuluje mění se na střídavý proud & připojení k síti Problém: počasí, nemůže být deaktivováno Účinnost - přibližně 25% www.weserstadion.de 6
Přehled obnovitelných zdrojů - Vítr - Přes 40% obnovitelných zdrojů tvoří vítr Přímá přeměna: síla větru el. energie Energie se akumuluje mění se na SP & napojení do rozvodné sítě Jeden větrný generátor vyrobí asi 5MW. Problém větrné energie : počasí Účinnost přibl. 60% www.presse.uni-oldenburg.de/uniinfo/2003/3/fotos/windenergie.gif 7
Přehled obnovitelných zdrojů - Vodní síla, vodík- Vodík Součást 90% všech materiálů na zemi. Vodíkový článek : Chemická energie termální energie 250kW Účinnost : cca. 80% Vodní síla Vodní tok - mechanická síla rotace Vodní elektrárny na řekách s velkým průtokem vody dodávají el. energii většinou trvale. Vodní elektrárny s malým průtokem vody stejně tak jako elektrárny přečerpávací se připojují k el. síti jen po dobu energetických špiček. Elektrárny vyrábí 700MW Účinnost : přes 90% www.iwr.de/img/ikonstart/wasserstoff.jpg www.uweb21.de/presse/p2007/fra71029-energietagewasserkraftkwerk-rott-liefert-strom-freilassing.htm 8
Přehled obnovitelných zdrojů Bioenergie/Geothermalní Energie - Bioenergie Představuje uchovanou sluneční energii. Nezávislá na počasí. Spalování, zplynování, fermentace biomasy Bioenergie ohřev vody pohon parních turbin Bioenergická soustava produkuje asi 5MW Účinnost : cca. 85% www.salzburg.gv.at/pic-collage-bioenergie Geothermální energie Druhý největší obnovitelný zdroj na světě. Horká voda, vlhkost(100 C - 250 C). Geothermalní energetická soustava může vyrobit asi 5MW Účinnost: cca 40% www.sein.de/uploads/geothermie-geysir.jpg 9
Fotovoltaické panely FV na budovách Základní princip FV panelů Rozdělují se na 2 (3) typy Připojení do rozvodné sítě (obr. 1) Mimo síť(obr. 2) Pic 1 (kombinované-připojení k rozvodu přes modem) Pic 2 Source of pic 1+2 http://www.solaranlage-photovoltaik.de/shop/page/2?shop_param= 10
Mimo distribuční soustavu Umístění ve venkovských lokalitách Není k dispozici el. proud Nebo připojení k síti je příliš drahé Základní prvky soustavy: FV moduly Ovladač napětí Volitelný měnič (pokud 230V SP ) www.caribbeanenergystore.com/off_grid_s olar_systems.html www.wirefreedirect.com/off_g rid_solar_wind_power_system.asp
Připojení k distribuční soustavě Umístěné na střechách a povrchu budov Energie se zpět posílá do národní distribuční sítě. Základní prvky : FV panely Měnič (ssp na sp); při poruše odpojení přístroje Měřidlo ( měří přírůstky) www.solarpartner.co.uk/page/residential/solar-systems www.retec-d.de/aktuelles.htm
Základní spojení solárních desek Paralelní Dodává velké množství proudu při nízkém napětí Spojení sériové nazývané struna Dodává vyšší napětí Nejběžnější typ spojování Kombinace obou způsobů Nejvhodnější pro velké soustavy
Měnič a FV panely Rozdělení měničů podle způsobu přeměny energie umístění Centrální měnič Používá se ve velkých systémech. Řetězový měnič Používaný pro široký rámec aplikací, jednoduchý a spolehlivý v mnoha operacích Panelový měnič Používaný v menších FV soustavách každý panel má jiné operační prostředí ( úhly, stín atd.)
Funkce měniče Moderní měniče jsou důkladně sestavená zařízení Jejich hlavní funkce jsou: Optimalizace Přeměna Zásobování Řízení www.sma.de/en/home.html
Optimalizování Znamená dosažení max.výnosnosti. MPP = Maximální výkon MPP závisí na : Intenzita slunce (úhel, denní doba, počasí) Stín (částečné zastínění panelů) Teplota Typy spojení panelů www.sonnenertrag.com/index.php?page=840 www.ing-büro-junge.de/html/photovoltaik.html
Přeměna Hlavní funkcí měničů je přeměna ss proudu na střídavý Nejběžnější způsob je pulsní šířková modulace PWM Dosahuje se velmi rychlým zapínáním přístrojů IGBT s (Q1 to Q4) + Q1 Q3 L Q2 Q4 N - + Q1 Q2 Q3 Q4 L N Q1 to Q4 can be seen as very fast switches -
Vytváření sinusového+ Pro pozitivní polovinu sinusové vlny Q1 a Q4 se několikrát zapínají a produkují kladné impulsy. Délka impulsů závisí na napětí sinusoidy Např. když červené impulsy jsou filtrovány nízkým průchodem, vznikne modrá křivka + Q1 Q3 L Q2 Q4 N -
Vytváření sinusového - Naopak Q3 a Q2 se zapínají pro negativní sinusoidu Filtrování je také nezbytné, aby se předešlo vysoké frekvenci rušení rozvodné sítě + Q1 Q3 L Q2 Q4 N -
Zásobování sítě a regulace Při posílání el. energie zpět do sítě, měnič musí Synchronizovat a nastavit výstupní proud a napětí do sítě Neustále monitorovat síť pro možnost Kolísání napětí Přeskočení fází Přetížení Změny frekvence MSD přístroj odpojuje bezpečně od sítě
FV panely - C Nejvyšší účinnost : nejvíce 20% Komplexní výrobní proces Velké ztráty materiálu při výrobě Velká spotřeba křemíku Na výrobu 1kW je třeba prostoru 7 až 9 m² http://www.hupra.com/new%20folder/solar.jpg
FV panely Multi krystalické solární články Nejlepší poměr ceny a výkonu Účinnost: 15% Levnější než monokrystalické články Velké ztráty materiálu při výrobě Velká spotřeba křemíku Na výrobu 1kW je třeba prostoru 8 až 10 m² http://img.directindustry.de/images_di/photo- g/polykristalline-photovoltaik-solarzellen- 354510.jpg www.techportal.de/uploads/gallery/18/articles/1176384575.jpg
FV Panely Thin-Film solární články- tloušťka silikonové vrstvy je 0.01 0.02 monokrystalického článku Výrobní proces není komplexní Účinnost: 10% Na výrobu 1kW je třeba prostoru 11-13 m² www.solarserver.de/uploads/pics/m itsubishi_electric.jpg www.elektronikpraxis.vogel.de/imgserver/bd b/291800/291813/130x.jpg eti-brandenburg.de/uploads/pics/duennschicht-solarzelle- Fraunhofer_ISE_01.jpg
Picture source: map_brochure_09.pdf Příklad instalací - Možnosti montáže FV panelů Různé možnosti instalací. Nejlepší umístění je na střeše 4 běžné montážní způsoby Na povrchu střechy Ve střeše Na rovné střeše Integrované FV systémy
Montáž na střechy Jednoduchý, rychlý, úsporný způsob vhodný pro všechny druhy střech. FV panely jsou připevněny na stávající střechu. Vhodné pro starší, stávající i nové budovy http://www.dorfmuellersolaranlagen.de/referenzen.htm
Montáž do střechy Integrace FV panelů do konstrukce střech. Základní podmínka: nepropustnost vody Vhodné nové stavby, při rekonstrukci starších střech. www.inbalance-energy.co.uk/images/solar_pv_mounts/ roof_integrated_solar_pv_mounting_system.html http://www.dorfmueller-solaranlagen.de/referenzen.htm www.prestigeroofing.co.uk/attachments/imag e/home-solar-roof-arrays.jpg
Montáž na rovných střechách FV panely mohou být umístěny na rovných střechách. Maximální výtěžnost závisí na úhlu montáže. Změny v pohledu na budovy jsou někdy drastické ne vždy je to správné řešení. http://www.dorfmueller-solaranlagen.de/referenzen.htm
/ww.heimdino.de/wpcontent/uploads/2009/12/sola rgebaeude.jpg Integrované FV systémy Nabízejí pozoruhodné možnosti v oblasti solární architektury. Nové standardy designu a účinnosti. Integrace do fasád budov Používá se i pro vytvoření stínu na skleněných střechách a atriích. www.ewe.com/konzerndata/images/redaktion/10.10.10.30.20_002.jpg http://www.dorfmueller-solaranlagen.de/referenzen.htm
Otázky- shrnutí Jmenuj dva důvody pro větší uplatnění obnovitelných zdrojů energie! Vyjmenuj 4 typy obnovitelných zdrojů energie! Vysvětli princip fungování FV článků! Urči součásti fotovoltaické soustavy v soukromém domě! Jak mohou být FV prvky spojovány, aby se dosáhlo velkého napětí