Historie. Fotovoltaické elektrárny

Podobné dokumenty
Budovy a energie Obnovitelné zdroje energie

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Vozítko na solární pohon. Hung Pham Huy, Le Dinh Tuan, Jan Novák 7.A Gymnázium Cheb Nerudova 7

Otázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření

Otázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření

Fotovoltaika - základy

Střešní instalace fotovoltaických systémů výroba v místě spotřeby. 29. listopadu 2012 Martin Šťastný

1/64 Fotovoltaika - základy

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

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

FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY úvod do problematiky

Energetika v ČR XVIII. Solární energie

Fotovoltaické systémy

Návrh FV systémů. Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů

2.3 Elektrický proud v polovodičích

Lehký topný olej. 0 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva. 1,17 t CO 2 /MWh elektřiny

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Technické parametry jednotlivých částí FVE

Energetická bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly

Fotovoltaické solární systémy

OBSAH. 1. Energie Slunce, solární článek 2. Historie FV a trendy 3. Rozdělení FVS 4. Sluneční podmínky v ČR, PVGIS

Fotovoltaický článek. Struktura na které se při ozáření generuje napětí. K popisu funkce se používá náhradní schéma

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

Fotovoltaika - legislativa. Ing. Stanislav Bock 24. května 2011

Základní typy článků:

Základní typy článků:

Bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly

ENERGIE SLUNCE - VÝROBA ELEKTŘINY

FOTOVOLTAICKÁ ELEKTRÁRNA

Fotovoltaika. Ing. Stanislav Bock 3.května 2011

Projekt osvětlení Téryho chaty elektřinou ze slunce

Obnovitelné zdroje elektrické energie Fotovoltaika kurz 3.

Porovnání solárního fototermického a fotovoltaického ohřevu vody

CPV (Concentrated Photovoltaics) - Vývoj fotovoltaických panelů nové generace v Elceram a TTS

Elektřina ze slunce. Jiří TOUŠEK

Fotovoltaické. systémy na budovách

ÚVOD... 4 OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE... 5 ENERGIE ZE SLUNCE...

Fotovoltaické systémy pro výrobu elektrické energie

Provozní podmínky fotovoltaických systémů

FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY S VÝCHODO-ZÁPADNÍ ORIENTACÍ A POUZE JEDNÍM MPP TRACKEREM

Srovnání a výhody tenkovrstvých technologií ve fotovoltaice

Fotovoltaické systémy připojené k elektrické síti

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Petr Klimek , Rusava

Dobrá investice. do fotovoltaických solárních systémů zaručuje o 42 % vyšší zisk

Solární panely a jak na ně

Ušetřete za elektřinu

Podpora solární energie

Trimo EcoSolutions Trimo EcoSolar PV Integrovaný fotovoltaický systém

4. FOTOVOLTAICKÉ SOLÁRNÍ SYSTÉMY

FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY úvod do problematiky

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

EU peníze středním školám digitální učební materiál

EUROPEAN TRADESMAN PROJECT NOTES ON ELECTRICAL TESTS OF ELECTRICAL INSTALLATIONS. Obnovitelné zdroje energií v domácnostech

Chytřejší solární systémy. Bílá kniha: SunPower panely generují nejvyšší finanční návratnost vašich solárních investic

PLOCHÉ SLUNEČNÍ KOLEKTORY REGULUS

ČVUT v Praze. Fakulta stavební Thákurova 7, Praha 6 kamil.stanek@fsv.cvut.cz BUDOVY PŘEHLED TECHNOLOGIE

Střešní fotovoltaický systém

Česká fotovoltaická průmyslová asociace

FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY úvod do problematiky

SOLÁRNÍ ELEKTRÁRNY. BEZ KOMPROMISU.

Speciální aplikace FV systémů. Tomáš Matuška RP2 Energetické systémy budov Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze

SOLÁRNÍ ELEKTRÁRNY. BEZ KOMPROMISU.

Konference k vyhlášení výsledků soutěže žáků a studentů (PŘÍTECH) 23. dubna 2015 od 10 hodin

MPPT REGULÁTOR PRO FOTOVOLTAICKÝ OHŘEV TEPLÉ VODY

Elektrický proud v polovodičích

ENERGETICKÉ ZDROJE PRO 21. STOLETÍ

Solární energie v ČR a v EU

6. STUDIUM SOLÁRNÍHO ČLÁNKU

Princip fotovoltaika

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

FOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY

Frankensolar CZ s.r.o. Perspektiva fotovoltaiky v České republice

Článek FVE Varnsdorf. Fotovoltaické demonstrační zařízení Varnsdorf

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Studijní opora pro předmět Technologie elektrotechnické výroby

PV01 Fotovoltaické panely na střeše (PV 01)

Metodika výpočtu kritérií solárních fotovoltaických systémů pro veřejné budovy

Solární panely jako autonomní zdroje elektrické energie

Panely a měniče - typy panelů a typy měničů, jak se zapojují pro jaké aplikace se hodí. Jakub Staniček

VÝKONNÝ. na míru. SOLÁRNÍ ZDROJ elektrické energie. do extrémních podnebních podmínek. POUŠŤ HORY Džungle MOŘE

ZDROJE A PŘEMĚNY. JAN PREHRADNÝ, EVŽEN LOSA Katedra jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze

Energie,výkon, příkon účinnost, práce. V trojfázové soustavě

Obnovitelné zdroje elektrické energie fotovoltaické elektrárny

Co jsou ostrovní elektrárny?

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE DIPLOMOVÁ PRÁCE

LENSUN 50 Wp - flexibilní solární panel

Návrh akumulačního systému

VITOVOLT. Fotovoltaické systémy Vitovolt 100 Vitovolt 200

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

F O T O V O L T A I C K Ý O H Ř E V T U V S A K T I V N Í M P Ř I Z P Ů S O B E N Í M T Y P O V É Ř E Š E N Í 7,5 kwp / 7,5 kw / 0,75 m 3

Návrh solárního fotovoltaického systému s přímou výrobou a akumulací do baterií.

Ing. Stanislav Jakoubek

Optoelektronické senzory. Optron Optický senzor Detektor spektrální koherence Senzory se CCD prvky Foveon systém

Optoelektronika. Zdroje. Detektory. Systémy

Aktuální trendy v akumulaci a fotovoltaice, bariéry rozvoje v ČR. Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

Základy elektrotechniky

Využití solární energie - fotovoltaické články

Jak lze využít Slunce?

Fotovoltaika. nejčistší výroba elektřiny. Fotovoltaika

Transkript:

Fotovoltaické elektrárny = aktivní využívání slunečního záření pro přímou výrobu elektrické energie sluneční záření se zachycuje ve formě fotonů a mění se přímo v elektřinu Klady nespotřebovávají při provozu žádnou energii z klasických zdrojů (mechanickou, fosilní apod.), nevydávají hluk mají poměrně dlouhou životnost Zápory technologie je velmi nákladná nízké výkonové parametry a účinnost Historie Fotovoltaický jev byl objeven v roce 1839 francouzským fyzikem Alexandrem Becquerelem. První fotovoltaický článek byl sestrojen až v roce 1883 Charlesem Frittsem polovodivý selen pokryl velmi tenkou vrstvou zlata. Účinnost byla cca 1 %. Albert Einstein obdržel v roce 1921 Nobelovu cenu za teoretické vysvětlení fotoelektrického jevu a práce v oblasti teoretické fyziky. V roce 1946 si nechal Russel Ohl patentovat konstrukci solárního článku. Solární články stávající konstrukce byly vyvinuty v roce 1954 v Bell Laboratories. Začátkem 70. let 20. st. se fotovoltaické články dostaly z téměř výhradního užití v kosmické technice do širšího praktického použití na bóje a majáky, do kapesních kalkulaček aj. aplikací. Po roce 2000 začala ve světě rozsáhlá výstavba fotovoltaických elektráren. Solární (fotovoltaický) článek je schopen přeměňovat světlo přímo na elektrický proud velkoplošný polovodičový konstrukční prvek sestávající z: polovodičového materiálu, kovových kontaktů z tenké vrstvy materiálu sloužící ke zlepšení optických vlastností. Solární článek způsoby výroby technologie tlustých vrstev 0,2 až 0,3 mm FV článek je tvořen velkoplošnou polovodičovou diodou, základem je krystalický Si v podobě plátků 200x200 mm, technologie užita u téměř 85 % instalovaných panelů technologie tenkých vrstev (tzv. 2. generace) FV článek je tvořen nosičem (např. sklo), na který jsou napařeny tenké vrstvy Si (amorfní či mikrokrystalický); lacinější, ale nižší účinnost nekřemíkové technologie (tzv. 3. generace) např. vodivé polymery 4 křemíkové solární články - jsou tvořeny čistým křemíkem se zcela nepatrným množství přimíšených cizích atomů PV články druhé generace na bázi tenkých filmů: - z amorfních a mikrokrystalických silikonových tenkých filmů, - na bázi měď indium galium diselenid (CIGD) - na bázi kadmium telurid (CdTe) - na bázi galium arsen (GaAs) - barevně citlivé TiO 2 tzv. tandemové články využívá se několikanásobných článků, přičemž každý má jinou pásmovou propustnost (spektrální citlivost) a každý konvertuje energii fotonů v úzkém rozsahu blízko jeho pásmové propustnosti (účinnosti kolem 32 %) a) Klasické články - z důvodu stability mají tloušťku 0,2 až 0,3 mm z monokrystalického křemíku - účinnosti se v praxi pohybují kolem 12 až 18 % polykrystalické články - polykrystalický materiál, který je mnohem lacinější, má menší účinnost okolo 11 až 13 %. s amorfním křemíkem má řadu předností vysoká absorpce světla, velké napětí naprázdno, malá spotřeba materiálu a energie při výrobě velké možnosti automatizace procesů výroby. dosahovaná účinnost se ale pohybuje kolem 7 %. b) Tenkovrstvé články - tloušťka jen několik μm spotřebují podstatně méně materiálu lépe využít dopadající kvanta - mají kratší dráhu k přechodu p-n. vyrobeny z amorfního křemíku účinnost takovýchto článků je až 14 % 1

c) Články MIS - s inverzní vrstvou MIS (kov-izolátorpolovodič) mají indukovaný přechod p-n, tj. přechod s inverzní vrstvou typu n - podobně jako je tomu u tranzistorů. dosahují v laboratoři účinnost až 15 % údaje výrobců se vztahují k intenzitě ozáření 1 kw/m 2. s poklesem ozáření klesá získaný proud a poněkud i napětí naprázdno maximální proud nakrátko je asi 24 ma/cm 2 článek s plochou 10x10cm je schopen dodat nakrátko proud 2,4 A. d) Články z PN sloučenin Arsenid galia (GaAs) je vyšší účinnost 20 %, větší odolnost proti kosmickému (tvrdému) záření schopnost pracovat bez snížení efektivity i při teplotách nad 100 C mnohem vyšší cena a větší hustota GaAs Sulfid kademnatý (CdS) výhodou je malá hmotnost nevýhodou je malá stabilita dnes se nepoužívají MPP (Maximum Power Point) v něm docílíme maximálního výkonu článku bod leží vždy v ohbí voltampérové charakteristiky výkon článek s rostoucí teplotou klesá a tím klesá i účinnost. výkon článků a panelů se udává v jednotkách W p (watt peak - špičková hodnota) výkon článku silně závisí na osvětlení, na úhlu dopadajícího světla a na teplotě => výkon se měří při definovaných podmínkách: výkonová hustota slunečního záření 1000 W m -2 spektrum záření AM1.5 teplota solárního článku 25 C stárnutí - degradace fotovoltaického panelu výkon klesá o cca 0,8 % ročně teplotní koeficient je 0,3 až 0,5%/K znečištění - roční ztráta solární elektrárny bez údržby povrchu panelů činí 8-14% mytí 2 3x ročně ošetření nano vrstvou fotokatalýza rozklad organických i pevných nečistot Solární článek vyrobený z monokrystalického křemíkového plátku o síle 1/3 mm Koncentrátorové články Pro lepší využití drahých solárních článků, je možné použití odrazných ploch - zrcadel nebo čoček. Ty koncentrují sluneční záření na solární článek a umožňují dlouhodobě ozařovat článek násobně vyššími intenzitami záření než 1,0 kw m -2 - max. hodnota dosažitelná pro konvenční články. Pro práci takového systému je potřeba solární panel instalovat do zařízení pro sledování pohybu slunce tracker. Koncentrátorové články je vždy nutné chladit! Jsou uzpůsobeny vyššímu proudovému zatížení jinak řešenou metalizací. 2

Solární moduly jeden solární článek je schopen dávat pouze 1,2 až 1,4 W při napětí 500 mv je nutné propojení do tzv. modulů. a) sériově, b) paralelné, c) sérioparalelně Rozdělení solárních fotovoltaických soustav a jejich schémata Autonomní systém představují spojení fotovoltaických prvků do řetězce, na jehož konci jsou spotřebiče systémy můžeme rozdělit na tři aplikační typy: autonomní hybridní přímo spojené se sítí. Hybridní systém Systém přímo spojený se sítí 3

Další části solárních elektrických systémů regulátor nabíjení akumulátoru ochrana proti přílišnému vybití nebo nabití baterie zaručuje předepsaný průběh nabíjení použitých baterií příp. zapojení pomocného generátoru, který přispívá k nabití baterie. Solární článek vyrobený z monokrystalického křemíkového plátku o síle 1/3 mm měnič napětí - stejnosměrné napětí na střídavé regulátor - zajišťuje funkci na optimálních výkonových parametrech, akumulátor Koncentrátorové články Pro lepší využití drahých solárních článků, je možné použití odrazných ploch - zrcadel nebo čoček. Ty koncentrují sluneční záření na solární článek a umožňují dlouhodobě ozařovat článek násobně vyššími intenzitami záření než 1,0 kw m -2 - max. hodnota dosažitelná pro konvenční články. Pro práci takového systému je potřeba solární panel instalovat do zařízení pro sledování pohybu slunce tracker. Koncentrátorové články je vždy nutné chladit! Jsou uzpůsobeny vyššímu proudovému zatížení jinak řešenou metalizací. Účinnost fotovoltaických systémů klasické sluneční články vykazují účinnosti mezi 7 a 16 %. při intenzitě 1 kw/m 2 plochy můžeme dostat výkon asi 120 W/m 2. 4

Roční průměrný úhrn slunečního záření Fotovoltaika v ČR Rozvoj fotovoltaických systémů v ČR 27 Výstavba fotovoltaických systémů v ČR Do r. 2008 fotovoltaické systémy z monokrystalického křemíku, elektrická účinnost při jmenovitém ozáření je 16 %. zaručovaná životnost je 20 roků, cena vlastních panelů byla cca 180 Kč/W p, tedy 180 000 Kč/kW p. měrná cena celého zařízení včetně úchytné konstrukce, regulátoru, akumulátoru a měniče včetně montáže se pohybovala od 300 000 do 400 000 Kč/kW p i více využití špičkového výkonu bývá 850 až 1100 hodin u zařízení o výkonu 1 kw p můžeme očekávat roční výrobu 850 až 1100 kwh. při odpisové době 20 roků vyjde tedy vyrobená 1 kwh na 15 až 20 Kč aktuální cena instalace na střechu domu je 25 až 35 tis. Kč/kW p Rozvoj fotovoltaických systémů v ČR aktuálně elektřina z nových FVE podporována není z minulosti je podporována elektřina vyrobená z FVE pouze v případě instalovaného výkonu do 30 kwp, která je instalována na střešní konstrukci nebo obvodové zdi budovy spojené se zemí pevným základem, a která je evidována v katastru nemovitostí lze získat podporu na instalaci systému 5