Fotovoltaika Ing. Stanislav Bock 3.května 2011
Fotovoltaický jev (fotoefekt) Fyzikální jev, při němž jsou elektrony uvolňovány (vyzařovány, emitovány) z látky (nejčastěji z kovu) v důsledku absorpce elektromagnetického záření látkou. Emitované elektrony jsou pak označovány jako fotoelektrony a jejich uvolňování se označuje jako fotoelektrická emise (fotoemise). Byl objeven v roce 1839 francouzským fyzikem Alexandre Edmond Becquerel. První fotovolt. článek však byl sestrojen až v roce 1883 Charlesem Frittsem.
Fotovoltaický systém
Fotovoltaické systémy – dělení typ panelů typ měničů typ nosné konstrukce způsob provozu umístění
Typy FV panelů První generace – Tyto články využívají křemíkové desky a dnes mají zdaleka největší podíl ve výrobě. Jejich účinnost se pohybuje kolem 16%. Hlavní nevýhodou je velká spotřeba drahého křemíku. Druhá generace – Absorbující vrstva těchto článků je několiksetkrát tenčí, tudíž dochází k obrovské úspoře materiálu. Nicméně účinnost klesla pod 10 %. Tyto tenkovrstvé články mají mnoho skvělých vlastností - např. mohou být naneseny na ohebnou fólii a sdílet její pružnost. Třetí generace – Dá se říci, že se jedná o hlavní momentální vývoj. Směrů je spousta - například vývoj vícevrstvých či organických článků.
Materiály a technologie pro fotovoltaické články Objemové materiály – krystalický křemík (monokrystalický, multikrystalický)
Tenkovrstvé struktury (thin film) – amorfní křemík, mikrokrystalický křemík, amorfní germánium, amorfní SiGe, CdTe/CdS, CuInSe - CIS
Nové materiály – Gratzel, DSSC, polymery, nanotechnologie
Spektrální citlivost solárních článků
Zdroj: SOLARTEC
Výroba FV panelů délka hrany 100 – 200 mm tloušťky Si destiček 100 – 200 µm prořez 40% kontakty – sítotisk
η ≈ 15%
η ≈ 17%
Z čeho se skládá FV panel
Hlavní parametry FV panelů UOC, ISC, Ump, Imp, Pm= UmpImp Standardní testovací podmínky (STC): 25°C, 1 000 W/m 2, AM= 1,5 Rostoucí teplota článku způsobuje I (A) nárůst proudu článku; pokles napětí a výkonu článku
U (V)
U (V) I (A)
U (V)
Typy měničů / střídačů / invertorů
centralizované x decentralizované chlazení: nucené x samovolné s elektrolit. kondenzátory x bez …
Důležité parametry měničů – účinnost není vše Při jakých podmínkách umí vyrábět?
Účinnost Rozsah MPP Účinnost přizpůsobení MPP Měnič s transformátorem nebo bez něj Koncepce využívající větší počet výkonových dílů Sběr a analýza dat Chlazení a řízení teploty Servis
Nosná konstrukce Pevná konstrukce (orientace, sklon) Systém se sledovačem (tracker)
jednoosé natáčení dvouosé natáčení
Systémy se sledovačem mohou získat až o 30% více energie oproti systémům s pevnou konstrukcí
Způsob provozu on grid (systémy připojené k elektrické síti) off grid (autonomní systémy)
Umístění na volné ploše na budově
na střeše na plášti BIPV
Recyklace
First Solar GmbH, Deutsche Solar AG – vlastní recyklační linky iniciativa PVCYCLE (http://www.pvcycle.org) Termická recyklace Metoda DEM - Double Encapsulated Module
Účinnost a plošná náročnost Volná vodorovná plocha Minimální stínění
Zdroj: EPIA
Legislativa ČR Zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře využívání obnovitelných zdrojů. Cenové rozhodnutí ERÚ č. 2/2010 - stanoví podporu pro rok 2011. Zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (Energetický zákon). Vyhláška č. 426/2005 Sb., o podrobnostech udělování licencí pro podnikání v energetických odvětvích. Vyhláška č. 475/2005 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře využívání obnovitelných zdrojů. Vyhláška č. 51/2006 Sb., o podmínkách připojení k elektrizační soustavě. Výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů je licencovaná činnost, licenci uděluje Energetický regulační úřad. Při provozování fotovoltaické elektrárny jste vždy podnikateli.
Legislativa ČR – novinky z 2010 Novely zákona č. 180/2005 Sb. v roce 2010
Meziroční pokles cen o více než 5% Omezení podpory na 30 kW systémy na budovách od 1.3. 2011 Solární odvod 26% a 28% Ukončení podpory pro ostrovní systémy od 1.1.2011
Nepřipojování FVE a VTE Další legislativní změny (podmínky připojování, minimální účinnost článku, zrušení daňových prázdnin) Limit pro FVE v NAP 1650 MW instalovaného v roce 2010, 1695 MW instalovaného v roce 2020 Inst. výkon FVE (1.3.2011-1 958,38 MW), VTE (1.1.2011-215 MW)
Výpočet výroby Výpočetní modely PVGIS (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/) PV*SOL PVsyst
Vývoj ceny FV systémů Prognózy a skutečný vývoj investičních nákladů FVE v ČR [NEK, EPIA, CZREA] malé systémy - do 30 kWp; velké systémy - nad 1 MWp; EPIA - 1 MWp dodávka na klíč; NEK – neuvedeno;
Zdroj: Czech RE Agency
FV systémy – výhled do budoucnosti Integrace fotovoltaiky do (nových) budov (střechy, fasády, sluneční clony) Součást „nulových“ domů
Obchodní aspekty OZE Druhy OZ
Charakteristický diagram
Srovnatelný tržní produkt
FVE
Max mezi 8 – 18 hod denně převážně v létě – velké odchylky
Peak – měsíc
vodní
Maximum březen – květen; říjen– listopad, dodávku limitují hydrologické podmínky
Base – měsíc
vítr
Neurčitý
Není !!!
biomasa
Kogenerace - snaha o maximální využití v topné sezoně
Base - kvartál
bioplyn
Rovnoměrné využití během roku
Base - rok
Děkuji Vám za pozornost! Ing. Stanislav Bock
[email protected]
