Instalacje

Instalacje

Fotowoltaiczne

Fotowoltaiczne

Autor:

Tytko Ryszard

Tytko Ryszard

Projekt „Chwytamy słońce”

Szacuje się, że do roku

Szacuje się, że do roku

2010

2010

w krajach UE moc

w krajach UE moc

zainstalowana

zainstalowana

z PV wyniesie ok. 4500 MW

z PV wyniesie ok. 4500 MW

.

.

W Polsce do roku 2009

W Polsce do roku 2009

zainstalowano około 500

zainstalowano około 500

KW mocy z PV

KW mocy z PV

Moc fotoogniw zainstalowanych w

Moc fotoogniw zainstalowanych w

UE w latach 2007 – 2008.

UE w latach 2007 – 2008.

 

 

Zalety i wady

Zalety i wady

promieniowania

promieniowania

słonecznego, jako

słonecznego, jako

źródła energii:

źródła energii:

Zalety:

Zalety:

– dostępna na całej kuli ziemskiej;

– dostępna na całej kuli ziemskiej;

– darmowa energia;

– darmowa energia;

– korzystanie z tego źródła energii nie

– korzystanie z tego źródła energii nie

wpływa negatywnie na zmiany klimatyczne

wpływa negatywnie na zmiany klimatyczne

Ziemi;

Ziemi;

– zasoby energetyczne słońca są

– zasoby energetyczne słońca są

niewyczerpane;

niewyczerpane;

– korzystanie z nich nie wpływa na bilans

– korzystanie z nich nie wpływa na bilans

energetyczny Ziemi.

energetyczny Ziemi.

Wady:

Wady:

– ten rodzaj energii może być

– ten rodzaj energii może być

wykorzystywany cyklicznie, tylko w dni

wykorzystywany cyklicznie, tylko w dni

słoneczne;

słoneczne;

– konieczność magazynowania energii (np.

– konieczność magazynowania energii (np.

wymienniki, akumulatory);

wymienniki, akumulatory);

– zmienne natężenie oświetlenia [Lx], moc

– zmienne natężenie oświetlenia [Lx], moc

promieniowania [W/m

promieniowania [W/m

2

2

];

];

– ilość energii pozyskiwanej w ciągu dnia

– ilość energii pozyskiwanej w ciągu dnia

jest różna (od 0 do ok. 5) kWh/m

jest różna (od 0 do ok. 5) kWh/m

2

2

;

;

– energia rozproszona równomiernie na

– energia rozproszona równomiernie na

dużym obszarze;

dużym obszarze;

-kompletna instalacja: fotowoltaiczna jest

-kompletna instalacja: fotowoltaiczna jest

jeszcze stosunkowo droga.

jeszcze stosunkowo droga.

W fotodetektorach jest wykorzystywane

W fotodetektorach jest wykorzystywane

wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne.

wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne.

Jeżeli

Jeżeli

przez półprzewodnik zostanie pochłonięty

przez półprzewodnik zostanie pochłonięty

(zaabsorbowany) foton o energii

(zaabsorbowany) foton o energii

W

W

=h×f (h

=h×f (h

– stała

– stała

Plancka) większej od szerokości przerwy

Plancka) większej od szerokości przerwy

energetycznej

energetycznej

W

W

g, to powstanie dodatkowa

g, to powstanie dodatkowa

para nośników elektron-dziura. W wyniku

para nośników elektron-dziura. W wyniku

oświetlenia nastąpi więc wzrost

oświetlenia nastąpi więc wzrost

koncentracji nośników ładunku w

koncentracji nośników ładunku w

półprzewodniku i związany z tym wzrost

półprzewodniku i związany z tym wzrost

konduktywności - zjawisko

konduktywności - zjawisko

optoprzewodnictwa, bądź też nastąpi

optoprzewodnictwa, bądź też nastąpi

samoistna polaryzacja złącza PN, wskutek

samoistna polaryzacja złącza PN, wskutek

czego stanie się ono źródłem siły

czego stanie się ono źródłem siły

elektromotorycznej – zjawisko

elektromotorycznej – zjawisko

fotowoltaiczne

fotowoltaiczne

Fotoogniwo krzemowe

Fotoogniwo krzemowe

Moduł fotowoltaiczny

Moduł fotowoltaiczny

Elektrownia fotowoltaiczna w firmie

Elektrownia fotowoltaiczna w firmie

FRoSTA

FRoSTA

Fotoogniwo na podłożu polimerowym

Fotoogniwo na podłożu polimerowym

Głównymi dziedzinami zastosowań

Głównymi dziedzinami zastosowań

fotoogniw są:

fotoogniw są:

-

-

układy zasilające obiekty komunalne i

układy zasilające obiekty komunalne i

mieszkalnictwo;

mieszkalnictwo;

-zasilanie urządzeń elektronicznych w

-zasilanie urządzeń elektronicznych w

telekomunikacji i transporcie itd.;

telekomunikacji i transporcie itd.;

-zasilanie układów pomiarowych;

-zasilanie układów pomiarowych;

elektrownie fotowoltaiczne;

elektrownie fotowoltaiczne;

-cele wojskowe i kosmiczne

-cele wojskowe i kosmiczne

.

.

Ogniwa fotowoltaiczne mają

Ogniwa fotowoltaiczne mają

następujące zalety:

następujące zalety:

-

-

energia elektryczna wytwarzana jest w

energia elektryczna wytwarzana jest w

sposób bezpośredni;

sposób bezpośredni;

-sprawność przetwarzania energii jest taka

-sprawność przetwarzania energii jest taka

sama, niezależnie od skali wielkości;

sama, niezależnie od skali wielkości;

-niewielka moc jest wytwarzana nawet w

-niewielka moc jest wytwarzana nawet w

pochmurne dni przy wykorzystaniu światła

pochmurne dni przy wykorzystaniu światła

rozproszonego;

rozproszonego;

-obsługa i konserwacja wymagają

-obsługa i konserwacja wymagają

minimalnych nakładów;

minimalnych nakładów;

-

-

„czysta

„czysta

” energia.

” energia.

-mankamentem systemów fotowoltaicznych

-mankamentem systemów fotowoltaicznych

jest ich wysoka cena (ok. 400 euro za 100

jest ich wysoka cena (ok. 400 euro za 100

W).

W).

Przykłady zastosowań

Przykłady zastosowań

Fotoogniwa, jako
źródło energii dla
aparatu
fotograficznego

Zasilanie laptopa
przez fotoogniwa

Zasilanie

lampy przez

fotoogniwo

Instalacja
fotowoltaiczna
na budynku

Schemat połączenia

Schemat połączenia

Zależność prądu i napięcia

Zależność prądu i napięcia

fotoogniwa od obciążenia

fotoogniwa od obciążenia

Wielkość egzytancji energetycznej zmierzona w

Wielkość egzytancji energetycznej zmierzona w

dniach 11-17.07.2008 w Krakowie

dniach 11-17.07.2008 w Krakowie

 

 

Wielkość egzytancji energetycznej, zmierzona w

Wielkość egzytancji energetycznej, zmierzona w

dniu 13.07.2008 w Krakowie

dniu 13.07.2008 w Krakowie

Wielkość napięcia fotomodułu zmierzona w

Wielkość napięcia fotomodułu zmierzona w

dniu 13.07.2008 w Krakowie

dniu 13.07.2008 w Krakowie

Układ połączeń: fotoogniwa, akumulatora z

Układ połączeń: fotoogniwa, akumulatora z

odbiornikiem na napięcie 12V

odbiornikiem na napięcie 12V

Układ połączeń: fotoogniwa, akumulatora z

Układ połączeń: fotoogniwa, akumulatora z

odbiornikiem na napięcie 230V

odbiornikiem na napięcie 230V

Obliczenia wstępne dotyczące

Obliczenia wstępne dotyczące

doboru baterii fotoogniw do

doboru baterii fotoogniw do

zasilania domu jednorodzinnego.

zasilania domu jednorodzinnego.

Założenia

Założenia

: zapotrzebowanie domu o pow.

: zapotrzebowanie domu o pow.

ok. 150 m

ok. 150 m

2

2

na moc elektryczną wynosi

na moc elektryczną wynosi

ok. 6 kW (zakładając zasilanie obwodów

ok. 6 kW (zakładając zasilanie obwodów

jednofazowych)

jednofazowych)

P = U * I * cos

P = U * I * cos

ϕ

ϕ

; cos

; cos

ϕ

ϕ

= 0.95 ; U = 230 V

= 0.95 ; U = 230 V

I = P\U * cos

I = P\U * cos

ϕ

ϕ

= 6000\230 * 0.95 = 25 A

= 6000\230 * 0.95 = 25 A

W celu uzyskania napięcia 230 V należy

W celu uzyskania napięcia 230 V należy

połączyć szeregowo 10 modułów

połączyć szeregowo 10 modułów

fotowoltaicznych.

fotowoltaicznych.

U = 10 * 24 V = 240 ;

U = 10 * 24 V = 240 ;

przyjęto: 10 V-spadek napięcia na

przyjęto: 10 V-spadek napięcia na

przetwornicy

przetwornicy

Aby uzyskać prąd znamionowy I

Aby uzyskać prąd znamionowy I

N

N





25 A

25 A

należy połączyć równolegle

należy połączyć równolegle

5 zestawów po 10 modułów:

5 zestawów po 10 modułów:

I = 5 * I

I = 5 * I

1

1

= 5 * 4.9 = 24.5 A

= 5 * 4.9 = 24.5 A

Dobór urządzeń do w/w instalacji :

Dobór urządzeń do w/w instalacji :

1. 50 szt. modułów SQ 160C – o

1. 50 szt. modułów SQ 160C – o

powierzchni ok. 50 m

powierzchni ok. 50 m

2

2

- cena ok. 80000 zł.

- cena ok. 80000 zł.

2. Regulator Solaris 30/12(25/24) – cena

2. Regulator Solaris 30/12(25/24) – cena

ok. 500 zł.

ok. 500 zł.

3. Przetwornica napięcia (przemiennik

3. Przetwornica napięcia (przemiennik

częstotliwości) – cena ok. 1500 zł

częstotliwości) – cena ok. 1500 zł

4. UPS – zasilanie rezerwowe – zakłada się

4. UPS – zasilanie rezerwowe – zakłada się

że dom wyposażony jest w zasilanie z sieci

że dom wyposażony jest w zasilanie z sieci

– cena ok. 1500 zł.

– cena ok. 1500 zł.

5. Bateria akumulatorów: np. 20

5. Bateria akumulatorów: np. 20

akumulatorów: 12 V/60 Ah – połączonych

akumulatorów: 12 V/60 Ah – połączonych

szeregowo cena ok. 5000 zł.

szeregowo cena ok. 5000 zł.

6.Koszt montażu ok. 5000 zł.

6.Koszt montażu ok. 5000 zł.

 

 

Koszt całkowity instalacji ok. 93500 zł.

Koszt całkowity instalacji ok. 93500 zł.

1 kW mocy elektrowni fotowoltaicznej

1 kW mocy elektrowni fotowoltaicznej

wytworzy rocznie ok. 1000 kWh energii

wytworzy rocznie ok. 1000 kWh energii

elektrycznej.

elektrycznej.

Zakładając cenę 0,45 zł za 1 kWh (energia

Zakładając cenę 0,45 zł za 1 kWh (energia

na własne potrzeby, (cena energii

na własne potrzeby, (cena energii

sprzedawanej do sieci to ok. 0,27 zł /kWh.).

sprzedawanej do sieci to ok. 0,27 zł /kWh.).

otrzymamy:

otrzymamy:

Zysk: 6 · 1000 · 0,45 = 2700 zł/rok

Zysk: 6 · 1000 · 0,45 = 2700 zł/rok

Zysk ze sprzedaży „zielonych” świadectw

Zysk ze sprzedaży „zielonych” świadectw

udziałowych:

udziałowych:

1 kWh to ok. 0,23 zł.

1 kWh to ok. 0,23 zł.

6000 · 0,23 = 1380 zł/rok.

6000 · 0,23 = 1380 zł/rok.

Zysk całkowity: 2700 + 1380 = 4080 zł/rok

Zysk całkowity: 2700 + 1380 = 4080 zł/rok

Stopa zwrotu 93500 : 4080 ≈ 23 lata

Stopa zwrotu 93500 : 4080 ≈ 23 lata

Z powyższych przybliżonych wyliczeń

Z powyższych przybliżonych wyliczeń

wynika, że przy obecnych warunkach

wynika, że przy obecnych warunkach

prawno-finansowych inwestowanie w

prawno-finansowych inwestowanie w

elektrownię fotowoltaiczną jest

elektrownię fotowoltaiczną jest

nieopłacalne.

nieopłacalne.

Dziękuję za uwagę ;-)

Dziękuję za uwagę ;-)

W opracowaniu wykorzystano materiały z podręcznika

,,Odnawialne Źródła Energii” autor: Ryszard Tytko gdzie

zacytowano również materiały źródłowe

Ryszard

Ryszard

Tytko

Tytko