Bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly

Bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly Tomáš Matuška Energetické systémy budov Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze

PODPORA FV INSTALACÍ

• Operační program Životní prostředí (OPŽP) 2014-2020 – Prioritní osa 5: Energetické úspory, Specifický cíl 5.1: Snížit energetickou náročnost veřejných budov a zvýšit využití obnovitelných zdrojů energie – Instalace fotovoltaických modulů pro prioritní krytí spotřeby elektrické energie

• Nová Zelená úsporám – C.3.3 Solární FV systém pro přípravu teplé vody s přímým ohřevem – C.3.4 Solární FV systém bez akumulace elektrické energie s tepelným využitím přebytků a celkovým využitelným ziskem ≥ 1 700 kWh/rok – C.3.5 Solární FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem ≥ 1 700 kWh/rok – C.3.6 Solární FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem ≥ 3 000 kWh/rok 2

3

OPERAČNÍ PROGRAM ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

• podpora FV instalací – v rámci projektů zaměřených na komplexní řešení energetické náročnosti budovy – nepodporuje se jako samostatné opatření! – není podmíněna stávajícím zdrojem na fosilní paliva

– FV systémy bez akumulace, FV systémy s akumulací – instalovaný výkon max. 30 kWp – FV systém umístěn pouze na střešní konstrukci nebo na obvodové zdi jedné budovy, spojené se zemí pevným základem a evidované v katastru nemovitostí

4

OPERAČNÍ PROGRAM ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

• požadavky na výrobky = účinnost modulu – krystalické FV moduly s účinností nejméně 14 % – tenkovrstvé FV moduly s účinností nejméně 10 % – při standardních testovacích podmínkách, účinnost je vztažena k celkové ploše FV modulu špičkový výkon modulu [W]

[%] celková plocha [m2] sluneční ozáření 1000 W/m2

5

NASTAVENÍ VÝROBKOVÝCH KRITÉRIÍ – FV MODULY

relativně volné 14 % 10 % relativně přísné

DŮVOD 1: méně efektivní moduly zabírají více místa na střechách pro stejný účel DŮVOD 2: technologie krystalického křemíku tvoří 90 % trhu (celosvětově) bylo implementováno do dokumentu „Pravidla“ 6

NASTAVENÍ PODPORY FV SYSTÉMŮ

• cíl podpory – efektivní využití produkce FV systému pro krytí spotřeby elektrické energie, s minimalizací přebytků pro jiné využití (nadřazená síť, přeměna na teplo) – nastaveno rozmezí využití produkce elektřiny 90 až 100 % – zbylou část lze umořit v přípravě teplé vody (i v letním období)

– menší využití vede – k menším úsporám emisí i přes využití elektřiny na teplo ... nahrazuje se energie z CZT nebo ZP namísto elektrické energie – k předimenzovaným systémům – k větším rizikům s přetoky do sítě

7

NASTAVENÍ PODPORY FV SYSTÉMŮ - ANALÝZA

8

KRITÉRIA PODPORY FV SYSTÉMŮ

• využití instalovaného výkonu [kWh/kWp = h/rok] – poměr využité produkce kryjící spotřebu k instalovanému výkonu FV systému – pro krytí 90 až 100 %

800 až 950 h/rok

• měrná finanční náročnost [Kč/kWp] – poměr investičních nákladů (bez DPH) k instalovanému výkonu FV systému – pro systémy bez akumulace

30 až 40 tis. Kč / kWp

– pro systémy s akumulací

60 až 140 tis. Kč / kWp

max. způsobilé výdaje

45 tis. Kč / kWp 9

SYSTÉMY S AKUMULACÍ

• ve veřejných budovách z principu příliš nezlepšují bilanci – denní odběr v době produkce FVS, snížený noční odběr

– snížení účinnosti systému

• značně zvyšují investiční náklad – více než dvojnásobný nárůst ceny – více komplikovaný systém

• vyžadují údržbu – životnost akumulátorů cca 6-8 let

10

VÝPOČET ROČNÍ PRODUKCE – SPOTŘEBOVANÉ V BUDOVĚ

• podmínky výpočtu (1) – lokální spotřeba elektrické energie je uvažována konstantní během celého roku, celoroční hodnota odběrového elektrického příkonu budovy [kW] musí vycházet ze skutečného (měřeného) odběru elektrické energie [kWh] v okruzích, které mají být FVS zásobovány, v předcházejícím období jednoho roku nebo z energetického auditu děleného 8760 hodinami

celoročně stálý profil

pro podmínky vysokého využití nejsou velké rozdíly ve výsledcích 11


• podmínky výpočtu (2) – výpočet ročního předpokládaného provozu systému je proveden s výpočetním krokem v délce maximálně 1 hodiny

12


• podmínky výpočtu (3) – ve výpočtu je třeba vycházet z typických klimatických údajů pro ČR – referenční klimatický rok (ČHMU), typický meteorologický rok (Meteonorm), testovací referenční rok (ČVUT, TNI 73 0331)

rozdíl v radiaci 10 %

13


• podmínky výpočtu (4) – ve výpočtu je nutné uvažovat účinnost jednotlivých komponent, ztráty vlivem teploty, ohmické ztráty v rozvodech, v případě systému s akumulací elektrické energie též účinnost provozu tohoto úložiště energie – jmenovitý výkon při STC podmínkách – teplotní součinitel výkonu

– pokles účinnosti s ozářením – jmenovitá provozní teplota článku

– účinnost střídače, MPP sledovače – ztráty na kabeláži – účinnost akumulátoru, hloubka vybití

14

VÝPOČTOVÝ NÁSTROJ

• veřejně zdarma dostupný – zatím neexistuje – možná v budoucnosti v souvislosti s NZU jako společný nástroj

• komerční nástroje – PV-SOL – Homer – Polysun – TRNSYS – ...

15

16

NOVÁ ZELENÁ ÚSPORÁM

• podpora FV instalací – jako samostatné opatření pro rekonstrukce i novostavby – FV systémy pro přímý ohřev vody – FV systémy bez akumulace

nesmí být propojen s distribuční soustavou

musí být propojen s distribuční soustavou

– FV systémy s akumulací

– instalovaný výkon max. 10 kWp – FV systém umístěn na stavbě evidované v katastru nemovitostí

17

FOTOVOLTAICKÝ SYSTÉM PRO PŘÍMÝ OHŘEV VODY

• požadavky na výrobky = účinnost modulu – krystalické FV moduly s účinností nejméně 15 % – tenkovrstvé FV moduly s účinností nejméně 10 % – při standardních testovacích podmínkách, účinnost je vztažena k celkové ploše FV modulu

• požadavky na systém – nepřipojený k distribuční soustavě

– minimální pokrytí potřeby tepla 50 % – minimální objem zásobníku 80 l/kWp

18


• je potřeba sledování výkonového maxima FV modulů? – systém musí být vybaven technologií pro účinnou optimalizaci systému v závislosti na zátěži (např. sledovaní maximálního bodu výkonu „MPPT“) podle Závazných pokynů pro žadatele, říjen 2015

– použití MPP trackeru není pro tuto podoblast podpory povinné, lze navrhnout i systémy s jednodušším způsobem přizpůsobení zátěže proměnlivému výkonu soustavy fotovoltaických panelů podle Metodického pokynu k upřesnění výpočetních postupů, únor 2016

19

FOTOVOLTAICKÝ OHŘEV VODY BEZ SLEDOVAČE MAXIMA

20

FOTOVOLTAICKÝ OHŘEV VODY SE SLEDOVAČEM MAXIMA

sledovač výkonového maxima (MPPT)

21

SLEDOVÁNÍ VÝKONOVÉHO MAXIMA U FV PANELŮ sluneční ozáření

teplota panelu R

22

PŘIZPŮSOBENÍ ELEKTRICKÉ ZÁTĚŽE

• ze simulačních analýz za identických podmínek – FV systém 8 x 250 Wp, zásobník 200 l, odběr 160 l/den – současný dohřev AC tělesem

dohřev [kWh/rok]

využité zisky [kWh/rok]

solární podíl [%]

FV MPPT off (29 Ω)

2332

435

16

FV MPPT off optimalizovaný (33 Ω)

2157

610

22

FV MPPT on

1767

1000

36

Systém

FV systém s „jednodušším“ přizpůsobením zátěže dosahuje i o 40 % menších zisků než systém se sledovačem výkonového maxima

23

VÝPOČET FOTOVOLTAICKÉHO OHŘEVU VODY

• zjednodušená měsíční bilance produkce – z detailních parametrů modulu – jmenovitý výkon při STC podmínkách (nebo jmenovitá účinnost a plocha) – teplotní součinitel výkonu (vliv teploty na účinnost) – pokles účinnosti s ozářením (vliv záření na účinnost)

– jmenovitá provozní teplota článku (jak moc se ohřeje v provozu)

– z parametrů dalších prvků systému – ztráty vlivem MPP sledovače, případně střídače (měniče) – elektrické ztráty na DC kabeláži, elektrické ztráty na AC kabeláži viz Matuška, T. Zjednodušený bilanční výpočet ročních přínosů fotovoltaických instalací, http://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika/13878-zjednoduseny-bilancni-vypocet-rocnich-prinosu-fotovoltaickych-instalaci

24


 FV

   G      ref / 100  G m    ref   1    t e,s   1  (NOCT  20)  25     1  k ln m   0,95  800 1000      100 

v případě zjednodušeného přizpůsobení zátěže 40 % !

E FV,sys

Ppk  p p  0,9   H T  AFV  (1  )  0,9   H T  FV  (1  ) 100 100 Gref  ref 100

 FV

viz Matuška, T. Zjednodušený bilanční výpočet ročních přínosů fotovoltaických instalací, http://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika/13878-zjednoduseny-bilancni-vypocet-rocnich-prinosu-fotovoltaickych-instalaci

25


26


27


Vypocetni nastroj_bilancovani solarnich fotovoltaickych systemu_3V_RD (1.1).xls 28


• požadavky na výrobky – krystalické FV moduly s účinností nejméně 15 % – tenkovrstvé FV moduly s účinností nejméně 10 % – při standardních testovacích podmínkách, účinnost je vztažena k celkové ploše FV modulu

– minimální (Euro) účinnost měniče 94 % (92 % u měničů z akumulace) – minimální účinnost sledovače výkonového maxima 98 %

– kapacita elektrického akumulátoru 1.75 kWh/kWp (Pb, Ni-MH, Ni-Fe) – kapacita elektrického akumulátoru 1.25 kWh/kWp (Li-Ion, LiFePO4, ...) – objem tepelného akumulátoru 80 l/kWp 29

EURO-ÚČINNOST MĚNIČE

PAC  PDC

EURO  0.03 5%  0.06 10%  0.13 20%  0.10 30%  0.48 50%  0.20 100% 30


• požadavky na systém – připojený k distribuční soustavě – využití produkce FV systému ke krytí spotřeby elektrické energie min. ze 70 % z celkového teoretického zisku

– celkový teoretický zisk – podrobným výpočtem na základě orientace a sklonu – QFV,celk = Pins [kWp] x 1000 h

– minimální využitý zisk

1700 kWh/rok

C.3.4, C.3.5

3000 kWh/rok

C.3.6

31


• klimatické údaje – hodinové údaje vycházející ze statistických dat, např. RKR (ČHMU), TMY, TRY (Meteonorm), atd.

• odběrový profil – využití typického denního průběhu spotřeby elektrické energie v hodinovém nebo kratším rozlišení, zohlednění řízení spotřebičů

• výpočet – výpočet v hodinovém nebo kratším kroku, zohlednění nesoudobosti odběru a proměnlivost produkce – zohlednění úrovně nabití akumulátoru a přípustné meze (hloubky) vybití

32

HODINOVÝ ODBĚROVÝ PROFIL TDD

je pro bilanci nevhodný!

33

REÁLNÝ ODBĚROVÝ PROFIL V RODINNÉM DOMĚ

34

VÝPOČTOVÝ NÁSTROJ

• veřejně zdarma dostupný – zatím neexistuje – možná v budoucnosti v souvislosti s NZU jako společný nástroj – nutné nadefinovat jednotný a realistický odběrový profil

• komerční nástroje – PV-SOL – Homer – Polysun – TRNSYS – ...

35

http://www.azecr.cz

36

[email protected] 37

Bilance fotovoltaických instalací pro aktuální dotační tituly

Recommend Documents