Miha Flegar, Gorenjske elektrarne d.o.o. Učinkovitost obratovanja in monitoring sončnih elektrarn Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Osnovne lastnosti sončne celice Izhodni tok je premosorazmeren s sončnim sevanjem, napetost pa ne. Električni parametri obratnosorazmerni od temperature. Pet značilnih točk na IU karakteristiki ISC PMPP UMPP IMPP UOC ISC več sevanja manj sevanja PMPP UMPP nižja temperatura tok celice [A] višja temperatura IMPP UOC napetost celice [V] IU karakteristika velja za vse fotonapetostne elemente. Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Osnovne lastnosti razsmernika Pretvarjanje enosmerne napetosti v izmenično s čim višjim izkoristkom Optimalno sledenje točki MPP Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Moč in izkoristek sončne celice Moč PV elementa: PMPP = EPV · APV · η EPV: sončno sevanje pravokotno na PV element APV: površina PV elementa η: izkoristek PV elementa Izkoristek PV elementa je odvisen od jakosti in spektra sončnega sevanja ter od temperature. η = ηSTC – ∆ηE – ∆ηT ηSTC: izkoristek pri STC pogojih ∆ηE: zmanjšanje izkoristka zaradi moči sončnega sevanja ∆ηT: zmanjšanje izkoristka zaradi temperature PV elementa Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije Eideal = GPV · APV · ηSTC električna energija, ki bi jo proizvedla sončna celica če bi stalno delovala z nazivnim izkoristkom ηSTC Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije sončno sevanje manjše od 1000 W/m2 STC pogoji: E=1000 W/m2 v praksi te vrednosti ne dosežemo izkoristek logaritemsko pada v odvisnosti od sevanja spektralna občutljivost sončne celice c-Si občutljive na dolgovalovno sevanje a-Si občutljive na kratkovalovno sevanje, zato boljši izkoristek v oblačnem vremenu v primerjavi s c-Si Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije nesnaga na PV modulih ovira prehod sončne svetlobe do aktivnih delov PV modula prah, listje, ptičji iztrebki, cvetni prah delno samočiščenje modulov pri večjih naklonih pri nizkih naklonih zadrževanje nesnage na spodnjem robu modula Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije temperatura celice nad 25°C STC pogoji: T=25°C negativna temperaturna odvisnost izhodne moči znižanje izkoristka za 0,4÷0,5% za vsako stopinjo nad 25°C Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije senčenje zaradi zaporedne vezave PV elementov lahko velike izgube moči vegetacija, sosednji objekti, lastno senčenje, horizont senčenje upoštevati pri vezavi PV generatorja IU (PU) karakteristika se spremeni in MPP sledilnik ne deluje v optimalni točki Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije izgube na DC inštalaciji padci napetosti na inštalaciji povzročijo izgube moči izgube določene v fazi projektiranja Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije izkoristek razsmernika η = f(UDC, PDC) najvišji izkoristek ηmax euro izkoristek ηeuro s transformatorjem ηeuro= 93÷95% brez transf. ηeuro= 95÷98% stikalne izgube razsmerniškega mostiča in DC/DC presmernika Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije izgube na AC inštalaciji padci napetosti na inštalaciji povzročijo izgube moči izgube določene v fazi projektiranja izgube na transformatorju: 1% Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Izgube pri pretvorbi energije neoptimalno obratovanje (-?%) prekinitev PV niza izpad varovalke okvara MPP sledilnika prehodne napake: prenizka izolacijska upornost DC strani, previsok kapacitivni praznilni tok, pregrevanje razsmernika delovanje nadnapetostne zaščite v razsm. ali na ločilnem mestu (Sk) brez ustreznega nadzora nad delovanjem elektrarne je neoptimalno delovanje sistema težko ugotoviti, zato so izgube lahko precej visoke Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Kazalec učinkovitosti Merilo tehnične kvalitete Določa izgube v PV sistemu Pove kolikšen delež “izkoristljive” vpadle sončne energije se pretvori v električno Neodvisen od lokacije PV sistema Omogoča primerjavo med različnimi PV sistemi (tehnologija PV modulov) Dobri PV sistemi imajo PR nad 70%. Zelo dobri PV sistemi imajo PR nad 80% PR= E real E ideal Eideal = GPV · APV · ηSTC Eideal… izkoristljiva vpadla sončna energija GPV…sončno obsevanje na površino PV generatorja APV…površina PV generatorja ηSTC…izkoristek PV modulov pri standardnih testnih pogojih Ereal…dejanska proizvedena električna energija Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Kazalec učinkovitosti Vhodni podatki Konstante: površina PV generatorja APV in izkoristek PV modula ηSTC Spremenljivke: obsevanje na površino generatorja GPV in proizvedena električna energija Ereal Ereal ⇒ SODO posreduje brezplačno GPV ⇒ komercialni merilniki s Si celico (spektralna občutljivost, nižja točnost meritve) piranometri (točna meritev, draga rešitev) meteorološke postaje ARSO (veliko brezplačnih podatkov, visoka točnost) Izračun Izračun količine sončnega obsevanja na ravnino PV generatorja Meteonorm (zelo obsežna baza podatkov, različni algoritmi za izračun, vnos lastnih podatkov obsevanja, profesionalen program) RetScreen PV3 (enostaven program, brezplačen) Na točnost izračuna Eideal vpliva: točnost merilnika obsevanja, točnost algoritma za izračun obsevanja na ravnino PV generatorja, izračun upošteva ηSTC Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Kazalec učinkovitosti - rezultati Rezultati izračuna Izračun povprečnega celoletnega PR (1-12) Izračun povprečnega PR v obdobju, ko ni snežnih padavin (3-10) Ustreznost podatka o sončnem obsevanju in točnost preračuna obsevanja na površino generatorja sta vprašljiva Vpliv snega na učinkovitost elektrarne PR z leti rahlo pada zaradi degradacije modulov PV moduli z nižjim temperaturnim koeficientom imajo v povprečju višji PR Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 Kazalec učinkovitosti - rezultati SONČNA ELEKTRARNA RADOVLJICA Povprečni letni PR znaša 70%, v obdobju med marcem in oktobrom pa 75%. Razlogi za nižji PR so zadrževanje snega na PV generatorju ter razsmernik z nižjim izkoristkom. Pozitiven učinek čiščenja PV generatorja v marcu 2011. Pozitiven učinek spremenjene namestitve modulov v marcu 2011 (omogočeno drsenje snega) MFE Radovljica: kazalec učinkovitosti [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 dec.12 nov.12 okt.12 sep.12 avg.12 jul.12 jun.12 maj.12 apr.12 mar.12 feb.12 jan.12 dec.11 nov.11 okt.11 sep.11 avg.11 jul.11 jun.11 maj.11 apr.11 mar.11 feb.11 jan.11 dec.10 nov.10 okt.10 sep.10 avg.10 jul.10 jun.10 maj.10 apr.10 mar.10 feb.10 jan.10 dec.09 nov.09 okt.09 sep.09 avg.09 jul.09 jun.09 maj.09 apr.09 mar.09 feb.09 jan.09 dec.08 nov.08 okt.08 sep.08 avg.08 jul.08 jun.08 maj.08 apr.08 mar.08 feb.08 jan.08 dec.07 nov.07 okt.07 sep.07 avg.07 jul.07 jun.07 maj.07 apr.07 mar.07 feb.07 jan.07 dec.06 nov.06 okt.06 sep.06 avg.06 jul.06 jun.06 maj.06 apr.06 mar.06 feb.06 jan.06 Hotel Park Bled, 17. oktober 2007 miha.flegar@gek.si Hotel Park Bled, 17. oktober 2007