OMREŽNI FOTONAPETOSTNI SISTEMI

OMREŽNI FOTONAPETOSTNI SISTEMI

Gašper Škarja

Kon Tiki Solar d.o.o. Kamnik

Fotonapetostni sistemi povezani z javnim električnim omrežjem

Fotovoltaika

Fotovoltaika je veda o pretvarjanju energije sončnega obsevanja neposredno v električno energijo s pomočjo sončnih celic.

PV sistemi so relativno drag način pridobivanja električne energije, vendar ima v primerjavi s konvencionalnimi načini kar nekaj prednosti:

• ni stroškov transporta energije

• ni emisije škodljivih snovi ali hrupa

• stroški vzdrževanja so skoraj nični

• enostavna razširljivost sistemov


Sončna celica

negativna elektroda

n-dopirani silicij

pn-spoj

p-dopirani silicij

pozitivna elektroda

Pretvorba svetlobne energije sončnega obsevanja v električno energijo Enosmerna izhodna napetost in električni tok.Električna moč je odvisna od jakosti sončnega obsevanja.

napetost celice [V]

tok

celic

e [A

]

ISC

UOCnapetost celice [V]

tok

celic

e [A

]

ISC

UOC

IU karakteristika


Sončna celica

Materiali za izdelavo sončnih celic

silicij

monokristalni

polikristalni

amorfni

CIS

GaAs

CdTe

organski materiali

Uoc=0.6 do 0.85V


Fotonapetostni moduli

Za višjo napetost, celice v modulu med seboj povežemo zaporedno v nize.

PV modul:

• Sončne celice

• Steklo

• EVA

• Plastična folija

• Al – okvir

• Priključna doza


Vrste fotonapetostnih sistemov

Omrežni PV sistemi

direktni

Samostojni PV sistemi

enosmerni

izmenični

hibridni


Direktni samostojni PV sistem

napetostniregulator

PVgenerator

porabnik


Enosmerni samostojni PV sistem

PV generator

akumulator

polnilni regulator

napetostni regulator DC breme


Izmenični samostojni PV sistemi

PV generator

akumulator

polnilni regulator

razsmernik hišno omrežje


Hibridni PV sistemiEnosmerni

napetostni regulator DC breme

DC generator

polnilni regulator

akumulator

PV generator


PV generator regulator

Vetrni generator polnilnik

motorni generator polnilnik

akumulator razsmernik hišno omrežje

Hibridni PV sistemiIzmenični


Hibridni PV sistemiIzmenični


Omrežni PV sistemi


energija poslanav omrežje

poraba energije

omrežje

PV generator razsmernik

hišno omrežje

Omrežni PV sistemiSistemi, ki so priključeni na hišno omrežje


energija poslanav omrežje

poraba energije

omrežje


hišno omrežje

Omrežni PV sistemiSistemi, ki so direktno priključeni na javno omrežje


• PV generator

• razsmernik

• merilne naprave

• zaščitni elementi

Sestavni deli omrežnih PV sistemov

števec

omrežje



Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator

• proizvodnja električne energije iz svetlobne

• enosmerna napetost in tok

• standardne in posebne izvedbe

Fotonapetostni generator

Fot

onap

etos

tni m

odul



Letna prozvodnja v kWh iz 1kWp PVS z idealno lego in naklonom (SLO – ca.1000 kWh)

Proizvodnja iz PV generatorja je odvisna predvsem od sončnega obsevanja.

Sončno obsevanje ni konstantno:

• letni časi

• dan / noč

• vremenski pogoji


Sestavni deli omrežnih PV sistemovPV generator - namestitev

Vgradnja PV modulov v zgradbe

Nad poševno streho

V poševno streho

Nad ravnostreho

Pred fasado

V fasado „Žagasta”streha

V ravni strehi

Senčila

Zakaj fotovoltaika v zgradbah?• dvojna namembnost površin / zmanjšanje stroškov običajnih gradbenih

elementov• na razpolago imamo veliko površin• možnost arhitektonsko zanimivega oblikovanja stavb• sodoben videz, “green image”• proizvodnja elektrike blizu uporabnikov• majhne izgube pri distribuciji


Možnosti vgradnje – poševne strehe

• Vgradnja na površino strehe

- veliko tehničnih rešitev- enostavna vgradnja- dobra ventilacija- enostaven dostop do modulov

• Vgradnja v streho

- streha je v eni ravnini elegantni izgled

- prihranek stroškov (zamenjave drugih strešnih komponent)

- strešniki



Možnosti vgradnje – ravne strehe


• enostavna orientacija-lega

• dobro hlajenje

• vgradnja z ogrodjem

• s tal pogosto nevidni sistemi



Možnosti vgradnje – fasade • Navpične fasade

- zanimiv videz fasade- več različnih načinov vgradnje:

- točkovno vpetje z možnostjo nastavitve kota nagiba

- strukturirana zasteklitev

• Nagnjene fasade



Možnosti vgradnje – žagaste strehe


L

N

razsmernikfotonapetostni generator javno omrežje

Sestavni deli omrežnih PV sistemovOmrežni razsmernik

Tehnične zahteve• velik izkoristek• najti in ostati na MPP• minimalne motnje na omrežje • enostaven nadzor sistema Ekonomske zahteve• nizka cena• velika zanesljivost

Pretvarja enosmerno napetost PV generatorja v izmenično in opravlja sinhronizacijo z omrežjem

VDC



PV sistemi z osrednjim razsmernikom

- zaporedna / vzporedna vezava PV generatorjev na DC strani



PV sistemi z verižnimi razsmerniki

- zaporedno/zaporedno povezane verige (nizi) modulov

- vzporedna vezava verig

- električno neodvisni podsistemi generatorjev



Izvedba “Master – Slave”



Izvedba AC moduli

- zaporedno/zaporedno povezane verige (nizi) modulov


Sestavni deli omrežnih PV sistemovOstali elementi

• števec energije, ki jo pošiljamo v omrežje

• varovalke• dvojna izolacija DC vodnikov• zaščita proti udaru strele• ozemljitev


Priključevanje na distribucijsko omrežje

PV elektrarne prikljapljamo na NN distribucijsko omrežje

Namen postopkov za pridobivanje dovoljenj je zagotoiti:

• tehnično skladnost glede kakovosti energije

• zaščito omrežja pred vplivi PV elektrarne

• zaščito pred električnim udarom in drugimi nevarnostmi

• točno merjenje oddane energije

Postopek in tehnične zahteve v Slovenijii še niso poenotene



Postopek:

• Investitorjeva odločitev

Razpoložljiva površina, finančna sredstva, kalkulacija ..

• Predhodno preverjanje

Idejni projekt (možnosti namestitve in priklopa), preverjanje omrežja, pridobivanje upravnih dovoljenj

• Projektiranje

Vloga za soglasje za priklop, projektni pogoji, PZI

• Soglasje za priključitev

Izda elektrodistribucijsko podjetje na podlagi projektne dokumentacije, upravnihdovoljenj



Postopek:

• Pogodba o priključitvi

Izda elektrodistribucijsko podjetje na podlagi vloge s prilogami

• Priklop

Priklop, preizkus, nastavitve zaščitnih naprav, inšpekcijski pregled

• Uporabno dovoljenje

Upravni organ

• Status kvalificiranega proizvajalca

MOP

• Pogodba o oddaji električne energije

Investitor in elektrodistribucijsko podjetje


Centralizirano omrežje danes

Prednosti

stabilnost

enostaven nadzor

Slabosti

visoki stroški

nizka fleksibilnost

avtorizacijske procedure

110/220/380 kV

10/20 kV

0,4 kV

Slika: Fraunhofer ISE, Freiburg, Nemčija; Solarpraxis AG, Berlin, Nemčija


Možna razpršena struktura omrežja v prihodnosti

Dodatne ugodnosti

manjše distribucijske izgube

razpršitev dodane vrednosti

Izzivi

nadzor

komunikacija

110/220/380 kV

10/20 kV

0,4 kV

Slika: Fraunhofer ISE, Freiburg, Nemčija; Solarpraxis AG, Berlin, Nemčija


Celotna instalirana moč PV modulov v Sloveniji v letu 2005je ocenjena na okoli 250 kWp.

Omrežni sistemi ca.120 kWp

Predvidena instalirana moč v 2006 150 – 200 kWp (predvsem omrežni sistemi)

Ovire za hitrejši razvoj:

• zapleteni in neenotni postpoki ter tehnične zahteve

• 1kWh = 89,67 SIT do 36 kWp

0

20

40

60

80

100

120

140

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Leto

P (

kWp

)

SLO Scena


SLO Scena

Do 2005:

1 – Ape 1 kWp2 – Žirovnica 1.3 kWp3 – FERI 5 kWp ..


SLO Scena - 2005

mFE Radovljica – Gorenjske Elektrarne16.3 kWp


SLO Scena - 2005

mFE LEA Lesce16.8 kWp


SLO Scena - 2005

mFE FlyCom16.3 kWp


SLO Scena - 2005

mFE GoricaElektro Primorska12.1 kWp


SLO Scena - 2005

mFE Izola 1Elektro Primorska2.7 kWp


SLO Scena - 2005

mFE Ptuj12 kWp


SLO Scena - 2005

mFE Jarše 136 kWp

Documents

OMREŽNI FOTONAPETOSTNI SISTEMI